KR100716902B1 - Metal Damage Assessment System and Metal Damage Assessment Method Using The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속조직 손상평가 시스템 및 이를 이용한 금속조직 손상평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 육안관찰에 의존하여 평가하던 기존의 금속조직 손상평가 방법을 대신하여 금속조직의 손상정도를 컴퓨터 화상처리장치를 사용하여 정량적으로 분석하는 시스템을 개발 사용함으로서 손상평가의 객관성과 신뢰성을 향상시키고 정확성을 확보할 수 있는 금속조직 손상평가 시스템 및 이을 이용한 금속조직 손상평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal damage assessment system and a metal damage assessment method using the same, and more particularly, computer image processing for the degree of damage of metal tissues in place of the conventional metal damage evaluation methods evaluated based on visual observation. By developing and using a system for quantitative analysis using a device, the present invention relates to a metal damage evaluation system capable of improving the objectivity and reliability of damage evaluation and ensuring accuracy, and a method for assessing metal damage using the same.
금속조직 손상평가 시스템, 결정립변형법, 조직대비법, 석출물 검사법, 입계기공법 Metal damage assessment system, grain deformation method, tissue preparation method, precipitate inspection method, grain boundary method
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속조직 손상평가 시스템의 구성도1 is a block diagram of a metal structure damage evaluation system according to an embodiment of the present invention
도 2a는 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법 중 결정립변형법에 의한 금속조직 손상평가 방법의 알고리즘도Figure 2a is an algorithm of the metal damage evaluation method by the grain deformation method of metal damage evaluation method according to the present invention
도 2b는 도 2a의 알고리즘이 컴퓨터상에서 구현된 화면도2B is a screen diagram in which the algorithm of FIG. 2A is implemented on a computer.
도 3a는 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법 중 조직대비법에 의한 금속조직 손상평가 방법 또는 석출물 검사법에 의한 금속조직 손상평가방법의 알고리즘도Figure 3a is an algorithm of the metal damage evaluation method by the metal structure damage evaluation method or the precipitate inspection method of the metal structure damage evaluation method according to the present invention
도 3b는 도 3a의 조직대비법에 의한 알고리즘이 컴퓨터상에서 구현된 화면도3B is a screen diagram of a computer implemented algorithm using the tissue contrast method of FIG. 3A.
도 3c는 도 3a의 석출물 검사법에 의한 알고리즘이 컴퓨터상에서 구현된 화면도3C is a screen diagram of a computer implemented algorithm of the precipitate inspection method of FIG. 3A.
도 4a는 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법 중 입계기공법에 의한 금속조직 손상평가 방법의 알고리즘도Figure 4a is an algorithm of the metal damage evaluation method by the grain boundary method of the metal damage evaluation method according to the present invention
도 4b는 도 4a의 알고리즘이 컴퓨터상에서 구현된 화면도4B is a screen diagram in which the algorithm of FIG. 4A is implemented on a computer.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 - 입력모듈 20 - 화상처리모듈10-Input Module 20-Image Processing Module
30 - 금속조직 데이터베이스 40 - 금속조직 평가모듈30-Metallographic Database 40-Metallographic Evaluation Module
50 - 출력모듈 100 - 금속조직 손상평가 시스템50-output module 100-metal damage assessment system
S210, S310, S410 - 화상입력단계 S210, S310, S410-Image input step
S220, S320, S420 - 화상클리닝 단계S220, S320, S420-Image Cleaning Step
S230, S330, S430 - 데이터변환 단계S230, S330, S430-data conversion stage
S250, S340 - 측정단계S250, S340-Measuring stage
S260, S350, S450 - 평가단계S260, S350, S450-Evaluation Level
S270, S360, S460 - 출력단계S270, S360, S460-Output Stage
본 발명은 금속조직 손상평가 시스템 및 이를 이용한 금속조직 손상평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 육안관찰에 의존하여 평가하던 기존의 금속조직 손상평가 방법을 대신하여 금속조직의 손상정도를 컴퓨터 화상처리장치를 사용하여 정량적으로 분석하는 시스템을 개발 사용함으로서 손상평가의 객관성과 신뢰성을 향상시키고 정확성을 확보할 수 있는 금속조직 손상평가 시스템 및 이을 이용한 금속조직 손상평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal damage assessment system and a metal damage assessment method using the same, and more particularly, computer image processing for the degree of damage of metal tissues in place of the conventional metal damage evaluation methods evaluated based on visual observation. By developing and using a system for quantitative analysis using a device, the present invention relates to a metal damage evaluation system capable of improving the objectivity and reliability of damage evaluation and ensuring accuracy, and a method for assessing metal damage using the same.
국내에서 가동되고 있는 화력발전소와 화학플랜트 설비들은 고온, 고압의 운전조건에서 장기 사용되고 있어 설비의 열화도와 손상정도의 평가를 통한 안전성확 보가 필수적으로 요구되고 있다. 발전소와 석유화학 기계설비 등을 제작하기 위하여 사용되는 재료들은 고온에서 사용할 수 있도록 제작되었으나, 고온에서 장기 사용되면 재질강도가 설계강도 이하로 저하되어 파손의 원인을 제공한다. 또한 기동정지에 따른 열응력과 높은 압력으로 발생하는 응력으로 인한 기계적 손상도 재료 내부에 축적되어 일정한 기준에 도달할 때 설비를 파손시킨다. 따라서 설비의 안정성을 확보하기 위해서는 고온에서 장기사용 됨에 따라 강도가 저하되는 재료에 대한 정확한 열화도 및 손상평가가 수행되어야 한다. Thermal power plants and chemical plant facilities operating in Korea are used for a long time under high temperature and high pressure operating conditions. Therefore, it is essential to secure safety by evaluating the deterioration and the degree of damage. The materials used to manufacture power plants and petrochemical machinery are designed to be used at high temperatures, but when used at high temperatures for a long time, the material strength drops below the design strength, providing a cause of damage. In addition, mechanical damages due to thermal stress and high pressure stress caused by start-up also accumulate inside the material and damage the equipment when certain standards are reached. Therefore, in order to secure the stability of the equipment, accurate deterioration degree and damage assessment should be performed for materials whose strength decreases with long-term use at high temperatures.
재료 열화를 발생시키는 요인은 고온 상태의 운전 조건, 과다한 운전시간, 부하 조건, 기계설비의 부식등을 들 수 있으며 대개의 이러한 요인들이 복합적으로 작용하여 설비의 열화를 촉진 시키게 된다. 특히 화력 발전소의 경우는 증기 보일러의 파이프, 헤더, 튜브와 증기 터빈 로터, 케이싱, 블레이드 등의 장소에서 재료 열화에 의한 기계설비의 열화 현상이 두드러지게 발생하므로 손상진단 및 평가를 통한 설비의 잔여 수명평가에 대한 표준화 기술을 확보할 필요성이 요구되고 있다.Factors that cause material deterioration include high temperature operating conditions, excessive operating time, load conditions, and corrosion of machinery. In general, these factors work in combination to promote deterioration of equipment. Especially in the case of thermal power plants, the deterioration of the mechanical equipment due to material deterioration is prominent in steam boiler pipes, headers, tubes and steam turbine rotors, casings, blades, etc. There is a need for securing standardization techniques for evaluation.
현재 고온에서 사용되는 재료의 손상평가는 재질의 손상부위를 플라스틱 필름에 표면복제하여 현미경을 통해 육안으로 관찰한 후 평가하는 방법을 사용하고 있다. 이 평가방법은 개인의 능력 및 경험에 따라 평가 결과가 크게 차이가 날 수 있어, 체계적이고 객관적인 손상진단 시스템이 필요하며, 정량적인 분석방법을 사용하여 금속조직의 손상도를 정확히 평가할 필요가 있다At present, the damage evaluation of materials used at high temperature uses a method of surface replication of a damaged material on a plastic film, followed by visual observation through a microscope. This evaluation method can vary greatly according to the individual's ability and experience, so a systematic and objective damage diagnosis system is required, and it is necessary to accurately evaluate the damage of metal tissue using quantitative analysis method.
고온 환경에서 운전되고 있는 설비의 잔여 수명 평가 기술은 미국의 EPRI 및 선진 각국에서 활발하게 진행되고 있으며, 국내에서도 1993년도부터 기술개발 및 발전소에 적용해 사용해 오고 있다. 현재 발전설비 및 석유화학 플랜트 설비의 수명평가 시 중요한 판단기준이 되는 금속조직의 손상 평가는 금속조직의 표본이나 표면복제품을 광학 및 전자 현미경을 통해 육안으로 관찰한 후 평가하고 있어, 평가결과가 개인의 지식 및 경험에 전적으로 의존하고 있다. 손상평가의 정확성을 담보하기 위해서는 금속조직 손상평가 분야에 10년 이상 종사한 경험자만이 평가가 가능하며, 평가결과가 재현성이 있어야 함에도 불구하고 전문 평가자들 사이에서도 평가방법 및 기량의 차이에 의하여 평가 결과에 차이를 보이고 있다. 따라서 평가결과에 따라 파손을 방지하기 위해 손상된 설비의 정비 및 교체에 적게는 수억원에서 수십억원의 투자를 수행하여야 하는 설비운영자의 입장에서는 좀더 객관적이고 신뢰성 있는 평가를 절실히 필요로 하고 있다.The technology for evaluating the remaining life of equipment operating in high temperature environment is actively progressed in US EPRI and developed countries, and has been applied to technology development and power plants since 1993 in Korea. The damage assessment of metal tissues, which is an important criterion for evaluating the life of power plants and petrochemical plants, is evaluated after visual observation of specimens and surface coatings of metal tissues through optical and electron microscopes. Rely entirely on knowledge and experience. In order to ensure the accuracy of the damage assessment, only those who have been in the metal damage assessment field for more than 10 years can evaluate it. Despite the fact that the evaluation results must be reproducible, evaluation is made by the difference in evaluation methods and skills among professional evaluators. There is a difference in the results. Therefore, more objective and credible evaluation is urgently needed from the point of view of the facility operator who needs to invest hundreds of billions to billions of dollars in the maintenance and replacement of damaged equipment to prevent breakage.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 육안관찰에 의존하여 평가하던 기존의 금속조직 손상평가 방법을 대신하여 금속조직의 손상정도를 컴퓨터 화상처리장치를 사용하여 정량적으로 분석하는 시스템을 개발 사용함으로서 손상평가의 객관성과 신뢰성을 향상시키고 정확성을 확보할 수 있는 금속조직 손상평가 시스템 및 이을 이용한 금속조직 손상평가 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, a system for quantitatively analyzing the damage of metal tissue using a computer image processing device in place of the existing metal damage evaluation method which was evaluated based on visual observation. The purpose of this study is to provide a metal damage assessment system and a metal damage assessment method using the same, which can improve the objectivity and reliability of the damage assessment and ensure accuracy.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 금속조직 손상평가 시스템은 광학현미경과 전자현미경 중 적어도 하나에 의해 관찰된 화상이 입력되거 나, 스캐닝된 금속조직 사진이 입력되는 입력모듈; 상기 입력모듈에 의해 입력된 금속조직의 특성을 화상처리장치를 이용하여 자동 또는 수동으로 측정하는 화상처리모듈; 고온에서 사용되는 금속재료가 열화되는 기구 및 과정에 따른 금속조직의 형상변화 형태와, 정상 상태 금속재료의 표준조직 및 금속조직의 손상평가 결과가 저장되는 금속조직 데이터베이스; 금속조직 평가 알고리즘에 의하여 상기 화상처리모듈에 의해 측정된 금속조직의 특성과 상기 금속조직 데이터베이스에 저장된 데이터를 상호 비교하여 금속조직을 분석하고 평가하는 금속조직 평가모듈; 및 상기 금속조직 평가모듈에 의해 평가된 결과를 출력하는 출력모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the metal tissue damage evaluation system of the present invention includes an input module for inputting an image observed by at least one of an optical microscope and an electron microscope, or a scanned metal texture photograph; An image processing module for automatically or manually measuring characteristics of the metal texture input by the input module using an image processing apparatus; A metal structure database in which the shape change of the metal structure according to the mechanism and process of deterioration of the metal material used at a high temperature, and the standard structure of the steady state metal material and the damage evaluation result of the metal structure are stored; A metal texture evaluation module for analyzing and evaluating metal textures by comparing the characteristics of metal textures measured by the image processing module with data stored in the metal texture database by a metal texture evaluation algorithm; And an output module for outputting a result evaluated by the metallographic evaluation module.
이 때, 상기 화상처리 모듈은 결정립의 장축 및 단축 측정과 분포도를 분석하거나, 금속재료의 특정 단면에서의 입계 기공의 개수를 측정하거나, 금속조직내에 존재하는 탄화물(carbide)이 차지하는 면적비율 또는 탄화물의 원형화 정도를 측정하거나, 탄화물간의 간극 및 분산도를 측정하거나, 금속조직내의 석출물의 크기 및 석출물간 거리를 측정하는 것을 포함한 작업을 수행할 수 있다.At this time, the image processing module analyzes the long axis and short axis measurement and distribution of grains, measures the number of grain boundary pores in a specific cross section of the metal material, or the area ratio or carbide occupied by carbide present in the metal structure. It may be performed to measure the degree of circularization, to measure the gap and dispersion between carbides, or to measure the size and the distance between the precipitates in the metal structure.
또한, 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법은 금속조직의 화상이 입력되는 화상입력단계; 상기 화상입력단계를 통해 입력된 화상을 이진 데이터로 변환하는 데이터변환 단계; 상기 데이터변환 단계를 통해 변환된 데이터로 손상된 금속조직의 특성을 나타내는 수치들을 측정하는 측정단계; 상기 측정단계를 통해 정량화된 수치를 분석하고 표준조직과 비교하여 크리프 손상 정도를 진단하는 평가단계; 및 상기 평가단계의 결과를 화상 또는 인쇄물을 포함한 출력수단으로 출력하는 출 력단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the metal structure damage evaluation method according to the present invention comprises an image input step of inputting an image of the metal texture; A data conversion step of converting an image input through the image input step into binary data; A measurement step of measuring numerical values representing characteristics of the metal structure damaged by the data converted through the data conversion step; An evaluation step of analyzing the quantified value through the measuring step and diagnosing the degree of creep damage by comparing with a standard tissue; And an output step of outputting the result of the evaluation step to an output means including an image or a printed matter.
또한, 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법은 상기 화상입력단계를 통해 입력된 화상을 다수의 필터를 이용하여 결정립계를 포함한 금속조직의 이미지로 클리닝(cleaning)하는 화상클리닝 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the metal structure damage evaluation method according to the present invention may further comprise an image cleaning step of cleaning the image input through the image input step to the image of the metal texture including the grain boundary using a plurality of filters. have.
또한, 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법은 상기 데이터변환 단계를 통해 변환된 데이터로 변형된 결정립을 색출해 내는 색출단계를 더 포함하며, 상기 측정단계는 결정립의 장축 및 단축을 측정하고 분포도를 작성하는 결정립 변형법에 의한 금속조직 손상평가 방법일 수 있다. In addition, the metal structure damage evaluation method according to the present invention further includes an extraction step for extracting the crystal grains transformed into the data converted through the data conversion step, the measuring step is to measure the long axis and short axis of the crystal grains and It may be a metal structure damage evaluation method by the grain modification method to be prepared.
또한, 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법은 상기 측정단계가 금속조직내에 존재하는 탄화물(carbide)이 차지하는 면적비율 또는 탄화물의 원형화 정도를 측정하거나, 탄화물간의 간극 및 분산도를 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 조직 대비법에 의한 금속조직 손상평가 방법일 수 있다.In addition, the metal damage assessment method according to the present invention is the step of measuring the area ratio or the degree of carbide rounding occupied by the carbide (carbide) present in the metal structure, or measuring the gap and dispersion between carbides It may be a metal tissue damage evaluation method by a tissue preparation method characterized in that.
또한, 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법은 상기 측정단계가 금속조직내에 존재하는 석출물의 크기와 석출물간의 거리를 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 석출물 검사법에 의한 금속조직 손상평가 방법일 수 있다.In addition, the metal damage assessment method according to the invention may be a metal damage assessment method by the precipitate inspection method, characterized in that the step of measuring the size and the distance between the precipitates present in the metal structure.
또한, 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법은 상기 측정단계가 금속조직의 결정립계에 발생된 기공의 수를 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 입계기공법에 의한 금속조직 손상평가 방법일 수 있다.In addition, the metal damage assessment method according to the present invention may be a metal damage assessment method by the grain boundary method, characterized in that the measuring step is to measure the number of pores generated in the grain boundary of the metal structure.
또한, 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법은 결정립 변형법, 조직대비법, 석출물 검사법 및 입계기공법 별로 상기 각 단계에 의해 평가를 수행하고, 상 기 4가지 평가방법에 의해 산출된 결과의 각각에 가중치를 부여한 후 상기 가중치가 반영된 평가결과들을 종합하여 금속조직의 종합 손상도를 평가하는 방법일 수 있다. In addition, the metal damage assessment method according to the present invention performs the evaluation by the above steps for each of the grain deformation method, tissue contrast method, precipitate inspection method and grain boundary method, each of the results calculated by the four evaluation methods The method may be a method of evaluating a comprehensive damage degree of a metal structure by adding a weight to and then combining the evaluation results in which the weight is reflected.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 금속조직 손상평가 시스템에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속조직 손상평가 시스템의 구성도를 나타낸다.First, a metal structure damage evaluation system according to an embodiment of the present invention will be described. Figure 1 shows the configuration of a metal structure damage evaluation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 금속조직 손상평가 시스템(100)은, 도 1을 참조하면, 입력모듈(10)과 화상처리모듈(20)과 금속조직 데이터베이스(30)와 금속조직 평가모듈(40) 및 출력모듈(50)을 포함하여 이루어진다. In the metal tissue
상기 입력모듈(10)은 금속현미경 또는 전자현미경에 의해 관찰된 화상이 직접 입력되거나, 스캐닝된 금속조직 사진이 입력되는 부분이다. 이 때, 상기 입력모듈(10)은 먼저 현장 설비로부터 재질의 손상부위를 플라스틱 필름을 이용하여 표면복제(replica)함으로써 복제조직을 얻고, 광학현미경 및/또는 전자현미경을 통해 상기 복제조직을 관찰하여 조직사진을 얻게 된다. 그 후, 상기 조직사진은 금속조직 데이터베이스(40)에 저장되어 상기 화상처리모듈(20)에서 사용되게 된다. 한편, 상기 입력모듈(10)은 상기 복제조직을 현미경을 통해 관찰하여 금속조직 손상평가 시스템(100)에 입력하는 대신, 평가하고자 하는 금속조직의 조직사진이 존재하는 경우에는 이러한 조직사진을 스캐닝하여 금속조직 손상평가 시스템(100)에 입력할 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 입력모듈(10)은 복제조직을 사용하는 대신 평가하고자 하는 현장 설비로부터 미량의 시편을 직접 채취하여 이를 이용할 수도 있음은 물론이다.The
상기 화상처리 모듈(20)은 상기 입력모듈(10)에 의해 입력된 금속조직의 특성을 화상처리장치를 이용하여 자동 또는 수동으로 측정하는 부분이다. 이 때, 상기 화상처리 모듈(20)은 결정립의 장축 및 단축 측정과 분포도를 분석하거나, 금속재료의 특정 단면에서의 입계 기공의 개수를 측정하거나, 금속조직내에 존재하는 탄화물(carbide)이 차지하는 면적비율 또는 탄화물의 원형화 정도를 측정하거나, 탄화물간의 간극 및 분산도를 측정하거나, 금속조직내의 석출물의 크기 및 석출물간 거리를 측정하도록 형성된다. 또한, 상기 화상처리 모듈(20)은 상기 입력모듈(10)에 의해 입력된 화상을 다수의 필터를 이용하여 결정립계를 포함한 금속조직의 이미지를 클리닝하는 작업을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 클리닝 작업은 결정립계 및 석출물들을 선명하게 하기 위해 메디안 필터를 사용하여 클리닝이 이루어질 수 있다. 상기 클리닝 작업에 의해 금속조직의 결정립내 및 결정립계의 명암(contrast)이 분명하게 드러나게 되어, 결정립계, 석출물, 기공 등에 관한 구체적인 수치를 측정하게 된다. 또한, 상기 화상처리 모듈(20)은 클리닝된 화상 자료를 이진 데이터로 변환하여 컴퓨터가 이해하고 작업할 수 있는 데이터로 변환하는 작업을 수행할 수 있다.The
상기 금속조직 데이터베이스(30)는 고온에서 사용되는 금속재료가 열화되는 기구 및 과정에 따른 금속조직의 형상변화 형태와, 정상 상태 금속재료의 표준조직 및 금속조직의 손상평가 결과가 저장되는 부분이다. 즉, 상기 금속조직 데이터베이스(30)는 금속조직의 손상평가를 위해 정상 상태의 표준조직에 관한 데이터가 저장되며, 또한 상기 금속조직 평가모듈(40)에 의해 평가된 결과가 저장되어 이러한 데이터들이 필요할 때 언제든지 접근할 수 있도록 구축된 부분이다. 상기 표준조직에 관한 데이터는 손상조직에 관한 데이터와 상호 비교되어 평가하고자 하는 금속조직의 손상 정도를 산출해내는 기초가 되며, 상기 평가 결과에 관한 데이터는 차후 다른 시편에 대한 평가가 이루어 질 때 참고자료로 활용되게 된다.The metallographic database 30 is a portion in which the shape change of the metallographic structure according to the mechanism and the process of deterioration of the metallized material used at high temperature, and the results of damage assessment of the metallographic structure and the standard structure of the metallographic material are stored. That is, the metallographic database 30 stores data on the standard tissue in a normal state for the damage evaluation of the metallographic structure, and the result evaluated by the
상기 금속조직 평가모듈(40)은 금속조직 평가 알고리즘에 의하여 상기 화상처리모듈(20)에 의해 측정된 금속조직의 특성과 상기 금속조직 데이터베이스(30)에 저장된 데이터를 상호 비교하여 금속조직을 분석하고 평가하는 부분이다. 상기 금속조직 평가 알고리즘은 전문가가 금속조직의 손상도를 평가하는 특징적인 요소를 분석하고 상기 화상처리 모듈(20)에 의해 수치적으로 정량화된 데이터를 통하여 손상도를 평가하게 된다. 상기 금속조직 평가모듈(40)에 사용되는 평가방법은 결정립 변형법에 의한 손상평가 방법, 조직 대비법에 의한 손상평가 방법, 석출물 검사법에 의한 손상평가 방법, 입계기공법에 의한 손상평가 방법 등이 있다. 이하, 상기 4가지 금속조직 손상평가 방법을 차례로 설명한다.The metal
상기 결정립변형법에 의한 손상평가 방법은 결정립의 변형 정도를 정량화하여 크리프 손상을 진단함으로써 금속조직의 손상을 평가하게 된다. 용접부나 스테인레스강과 같이 결정립의 강도가 커서 결정립내 변형이 어려운 저연성 재료는 결 정립계에 변형이 집중되므로 수명의 대략 1/2 시점부터 결정립계에 기공(cavity)이 발생하기 때문에 기공을 관찰함으로써 손상정도를 진단할 수 있다. 그러나, 크롬-몰리브덴(Cr-Mo)강과 같이 결정립이 변형되기 쉬운 고연성 재료는 기공이 수명의 말기에 최초로 발생하기 때문에 기공의 측정에 의한 수명 평가가 어렵게 된다. 따라서, 상기 고연성 재료는 상기 화상처리 모듈(20)에 의해 측정된 결정립의 장축 및 단축 길이와 이에 대한 분포도를 상기 금속조직 데이터베이스(30)에 저장된 표준조직과 비교하여 결정립의 변형 정도를 산출함으로써 손상을 평가하게 된다.In the damage evaluation method using the grain modification method, the damage of the metal structure is evaluated by quantifying the degree of deformation of the grains to diagnose creep damage. Low-flammable materials, such as welds or stainless steel, which have a high grain strength and are difficult to deform in the grain, are deformed at grain boundaries. Therefore, pores are generated in the grain boundaries from about half of the life. The degree can be diagnosed. However, high-combustibility materials, such as chromium-molybdenum (Cr-Mo) steel, which tend to deform crystal grains, make pores first appear at the end of their lifespan, thereby making life assessment difficult by measurement of pores difficult. Therefore, the high ductility material calculates the degree of deformation of the grains by comparing the long and short axis lengths and the distribution of the grains measured by the
상기 조직대비법에 의한 손상평가 방법은 고온에서 장기간 사용되어 열화된 조직은 금속조직내에 존재하는 탄화물(carbide)이 서로 응집하여 조직 내부에서 차지하는 면적이 감소한다는 이론을 응용한 방법이다. 상기 조직대비법에 의한 손상평가 방법은 상기 입력모듈(10)을 통해 표면복제하여 얻어진 조직에서 탄화물이 차지하는 면적비와 표준조직에서 탄화물이 차지하는 면적비을 비교하여 손상정도를 평가하게 된다. 이 때, 상기 탄화물은 상기 화상처리 모듈(20)에 의한 화상처리시 검은색으로 나타나게 되므로 다른 부분과 분명히 구분되게 된다.The damage assessment method using the tissue contrast method is a method applying the theory that carbides existing in the metal tissues aggregate with each other to reduce the area occupied within the tissues due to long-term use at high temperatures and deteriorated tissues. The damage assessment method using the tissue contrast method evaluates the degree of damage by comparing the area ratio occupied by carbide in the tissue obtained by surface replication through the
상기 석출물 검사법에 의한 손상평가 방법은 상기 화상처리 모듈(20)에서 측정된 석출물간의 거리와 석출물의 크기를 이용하여 재료의 사용온도와 손상정도를 평가하게 된다. 크리프 강도는 미세하게 분산된 석출물에 의하여 영향을 받게 되며, 금속재로는 고온에서 장시간 사용될 때 석출물의 변태와 조대화가 일어나게 된다. 따라서, 석출물의 크기나 석출물간 거리는 손상평가 도구로서 활용될 수 있다. 상기 석출물 검사법에 의한 손상평가는 다음의 [식 1]과 [식 2]를 이용하게 된 다.The damage evaluation method using the precipitate inspection method evaluates the use temperature of the material and the degree of damage by using the distance between the precipitates and the size of the precipitates measured by the
[식 1] [Equation 1] dd 33 = = KtKt
(d는 석출물의 평균직경, t는 운전시간, K는 비례상수)(d is mean diameter of precipitate, t is operating time, K is proportional constant)
[식 2] [Equation 2] lnln K = 5.99×10 K = 5.99 × 10 -2 -2 T + T + lnln (3.25×10 (3.25 × 10 -42-42 ))
(T는 절대온도)(T is absolute temperature)
상기 [식 1]은 석출물의 평균직경과 설비의 운전시간과의 관계를 정량적으로 나타낸다. 또한, 상기 [식 2]는 설비가 운전되는 절대온도와 비례상수와의 관계를 정량적으로 나타낸다. 따라서, 상기 화상처리 모듈(20)을 통하여 석출물의 평균직경이 측정되고 현재까지 설비가 운전된 시간이 계산되면 운전되고 있는 설비의 절대온도가 산출된다. 이와 같이 산출된 절대온도와 석출물의 크기 및 석출물간의 거리를 이용하여 금속조직의 손상정도를 평가해 낼 수 있게 된다.[Equation 1] quantitatively shows the relationship between the average diameter of the precipitate and the operating time of the facility. In addition, [Equation 2] quantitatively shows the relationship between the absolute temperature and the proportional constant in which the equipment is operated. Therefore, when the average diameter of the precipitate is measured through the
상기 입계기공법에 의한 손상평가 방법은 크리프 손상 발생시 금속조직의 결정립계에 발생되는 기공을 계측하여 손상을 평가하는 방법이다. 이 때, 기공을 계측하는 방식은 결정립계에 발생된 기공의 수를 정량적으로 나타내어 손상을 평가하는 방법인 A-Parameter법이 사용될 수 있다. 상기 A-Parameter법은 당업자에게 널리 알려진 방법이므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.The damage evaluation method using the grain boundary pore method is a method of measuring damage by measuring pores generated in grain boundaries of metal structures when creep damage occurs. At this time, the method of measuring the pores may be used the A-Parameter method, which is a method of quantitatively indicating the number of pores generated in the grain boundary to evaluate the damage. Since the A-Parameter method is well known to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.
상기 출력모듈(50)은 상기 금속조직 평가모듈(40)에 의해 평가된 결과를 출력하는 부분으로, 모니터 등의 디스플레이 방식으로 출력될 수 있으며 인쇄물로 출력될 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기 출력모듈(50)의 출력 방식을 한정하는 것은 아니다.The
다음으로, 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법에 대해 설명한다.Next, the metal structure damage evaluation method according to the present invention will be described.
도 2a는 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법 중 결정립변형법에 의한 금속조직 손상평가 방법의 알고리즘을 나타내며, 도 2b는 도 2a의 알고리즘이 컴퓨터상에서 구현된 화면을 나타낸다. 도 3a는 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법 중 조직대비법에 의한 금속조직 손상평가 방법 또는 석출물 검사법에 의한 금속조직 손상평가방법의 알고리즘을 나타내며, 도 3b는 도 3a의 조직대비법에 의한 알고리즘이 컴퓨터상에서 구현된 화면을 나타내며, 도 3c는 도 3a의 석출물 검사법에 의한 알고리즘이 컴퓨터상에서 구현된 화면을 나타낸다. 도 4a는 본 발명에 따른 금속조직 손상평가 방법 중 입계기공법에 의한 금속조직 손상평가 방법의 알고리즘을 나타내며, 도 4b는 도 4a의 알고리즘이 컴퓨터상에서 구현된 화면을 나타낸다.FIG. 2A illustrates an algorithm of a metal damage evaluation method by a grain deformation method of a metal damage evaluation method according to the present invention, and FIG. 2B illustrates a screen on which a computer of the algorithm of FIG. 2A is implemented. FIG. 3A illustrates an algorithm of a metal damage evaluation method using a tissue contrast method or a metal damage evaluation method using a precipitate inspection method among metal damage evaluation methods according to the present invention, and FIG. 3B is an algorithm based on the tissue contrast method shown in FIG. 3A. The screen implemented on this computer is shown, and FIG. 3C shows the screen implemented on the computer by the algorithm according to the precipitate inspection method of FIG. 3A. Figure 4a shows an algorithm of the metal damage assessment method by the grain boundary method of the metal damage damage method according to the present invention, Figure 4b shows a screen in which the algorithm of Figure 4a is implemented on a computer.
상기 결정립변형법에 의한 금속조직 손상평가방법(이하, 제 1방법이라 한다)은, 도 2a를 참조하면, 화상입력단계(S210)와 데이터변환 단계(S230)와 측정단계(S250)와 평가단계(S260) 및 출력단계(S270)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 제 1방법은 화상클리닝 단계(S220)와 색출단계(S240)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The method for evaluating metal structure damage (hereinafter, referred to as a first method) by the grain deformation method, referring to FIG. 2A, an image input step S210, a data conversion step S230, a measurement step S250, and an evaluation step It includes the step (S260) and the output step (S270). In addition, the first method may further include an image cleaning step S220 and a color extraction step S240.
상기 화상입력단계(S210)는 상기 입력모듈(10)에서 수행될 수 있다. 상기 화상입력단계(S210)는 광학현미경 및/또는 전자현미경에 의해 관찰된 화상이 직접 화 상처리장치에 입력되거나, 스캐닝된 금속조직 사진이 화상처리장치에 입력되는 단계이다. 또한, 상기 화상입력단계(S210)는 설비에서 직접 시편을 추출하여 현미경에 의해 관찰될 수도 있음은 상기에서 언급한 바와 같다. 상기 화상입력단계(S210)를 통해 입력된 화상은 선명한 명암 대비를 위해 화상클리닝 단계(S220)로 넘어가게 된다.The image input step S210 may be performed by the
상기 화상클리닝 단계(S220)는 상기 화상처리모듈(20)에서 수행될 수 있다.상기 화상클리닝 단계(S220)는 상기 화상입력단계(S210)로부터 입력된 화상을 다수의 필터를 이용하여 결정립계를 포함한 금속조직의 이미지를 클리닝하는 작업을 수행하는 단계이다. 이 때, 상기 클리닝 작업은 결정립계 및 석출물들을 선명하게 하기 위해 메디안 필터를 사용하여 클리닝이 이루어질 수 있다. 상기 화상클리닝 단계(S220)는, 도 2b를 참조하면, 화면 좌측 상단의 Source Image창에는 클리닝 작업을 수행하기 전의 조직사진이 나타나며, 화면 좌측 하단의 Threshold Image창에는 상기 클리닝 작업을 수행한 후의 조직사진이 나타나게 된다. 또한, 상기 화상클리닝 단계(S220)는 화면 우측 상단의 HISTOGRAM을 통하여 클리닝된 화면의 색상 또는 밝기를 조정할 수 있게 된다. 상기 HISTOGRAM란 하단에 있는 최소값(min)과 최대값(max)은 클리닝된 화면의 최소밝기와 최대밝기를 나타낸다. 상기 클리닝에 의해 금속조직의 결정립내 및 결정립계의 명암(contrast)이 분명하게 드러나게 되어, 상기 측정단계(S250)에서 결정립계, 석출물, 기공 등에 관한 구체적인 수치를 측정하게 된다. The image cleaning step S220 may be performed by the
상기 데이터변환 단계(S230)는 상기 화상처리모듈(20)에서 수행될 수 있다. 상기 데이터변환 단계(S230)는 상기 화상클리닝 단계(S220)를 통해 클리닝된 화상 자료를 이진 데이터로 변환하여 컴퓨터가 이해하고 작업할 수 있는 데이터로 변환하는 작업을 수행하는 단계이다.The data conversion step S230 may be performed by the
상기 색출단계(S240)는 상기 화상처리모듈(20)에서 수행될 수 있다. 상기 색출단계(S240)는 상기 데이터변환 단계(S230)를 통해 변환된 데이터를 이용하여 변형된 결정립을 색출해내는 단계이다. 결정립의 변형정도가 평가되기 위해서는 정상조직의 결정립과 손상되어 변형된 결정립을 구분해내는 작업이 선행되는 것이 편리하다. 다만, 경우에 따라서는 상기 색출단계(S240)는 상기 측정단계(S250)에서 결정립의 규격 측정에 선행하여 일괄적으로 이루어질 수도 있다. 상기 색출단계(S240)는, 도 2b를 참조하면, 화면 우측 하단의 Particle Information란에 변형된 결정립의 발견 개수가 나타나게 된다. The color extraction step S240 may be performed by the
상기 측정단계(S250)는 상기 화상처리모듈(20)에서 수행될 수 있다. 상기 측정단계(S250)는 결정립의 장축 및 단축을 측정하고 분포도를 작성하는 단계로서, 결정립의 장축과 단축의 길이를 측정함으로써 어떤 방향으로 얼마만큼의 변형이 발생하였는지 분석할 수 있는 기초가 되는 단계이다. 또한, 상기 측정단계(S250)는 측정된 결정립의 장축 및 단축의 길이를 통해 분포도가 작성되어, 상기 평가단계(S260)에서 표준조직의 분포도와 비교할 수 있는 기초가 되는 단계이다. 상기 측정단계(S250)는, 도 2b를 참조하면, 화면 우측 하단의 Orientation Histogram란에 표준조직에 대비한 장축과 단축간의 비율이 도시되게 된다. 또한, 상기 측정단계(S250)는 상기 Orientation Histogram란 하단에 Life Rraction(수명비)가 산출되어 전체수명에 대한 잔여수명의 비율이 백분율(%)의 형태로 나타나게 된다.The measuring step S250 may be performed by the
상기 평가단계(S260)는 상기 금속조직 평가모듈(40)에서 수행될 수 있다. 상기 평가단계(S260)는 상기 측정단계(S250)를 통해 정량화된 수치, 즉 결정립의 장축과 단축의 길이 및 그 분포도를 분석하고 표준조직과 비교하여 크리프 손상 정도를 진단하는 단계이다. 상기 평가단계(S260)를 통하여 평가된 내용은 설비의 열화 정도를 평가하는 기초가 되며, 그 결과에 따라 설비의 보수시기 또는 교체시기를 산출해낼 수 있게 된다. 상기 평가단계(S260)는, 도 2b를 참조하면, 화면 우측 하단의 Assessment를 통하여 평가결과가 확인된다.The evaluation step (S260) may be performed in the metal
상기 출력단계(S270)는 상기 출력모듈(50)에서 수행될 수 있다. 상기 출력단계(S270)는 상기 평가단계(S260)에 의해 평가된 결과를 출력하는 부분으로, 모니터 등의 디스플레이 방식으로 출력될 수 있으며 인쇄물로 출력될 수도 있음은 상기에서 언급한 바와 같다.The output step S270 may be performed by the
상기 조직대비법에 의한 금속조직 손상평가방법(이하, 제 2방법이라 한다)과 상기 석출물 검사법에 의한 금속조직 손상평가방법(이하, 제 3방법이라 한다)은, 도 3a를 참조하면, 화상입력단계(S310)와 데이터변환 단계(S330)와 측정단계(S340)와 평가단계(S350) 및 출력단계(S360)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 제 2방법 또는 제 3방법은 화상클리닝 단계(S320)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 화상입력단계(S310), 데이터변환 단계(S330) 및 출력단계(S360)는 상기 제 1방법과 유사하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다. 상기 제 2방법과 제 3방법은 유사한 단계를 거쳐 이루어지므로 편의상 여기서 함께 설명하기로 한다.The metal tissue damage evaluation method (hereinafter referred to as the second method) by the tissue contrast method and the metal structure damage evaluation method (hereinafter referred to as the third method) by the precipitate inspection method are referred to as FIG. It includes a step S310, a data conversion step S330, a measurement step S340, an evaluation step S350, and an output step S360. In addition, the second method or the third method may further comprise an image cleaning step (S320). Since the image input step S310, the data conversion step S330 and the output step S360 are similar to the first method, detailed description thereof will be omitted. Since the second method and the third method are performed through similar steps, they will be described here for convenience.
상기 제 2방법 또는 제 3방법에서의 화상클리닝 단계(S320)는 상기 화상입력단계(S310)로부터 입력된 화상을 다수의 필터를 이용하여 결정립계를 포함한 금속조직의 이미지를 클리닝하는 작업을 수행하는 단계로서, 상기 클리닝 작업은 결정립계 및 탄화물을 비롯한 석출물들을 선명하게 하기 위해 메디안 필터를 사용하여 클리닝이 이루어질 수 있다. 상기 제 2방법에서의 화상클리닝 단계(S320)는, 도 3b를 참조하면, 화면 좌측 상단의 Source Image창에는 클리닝 작업을 수행하기 전의 조직사진이 나타나며, 화면 좌측 하단의 Filter-Processed Image창에는 상기 클리닝 작업을 수행한 후의 조직사진이 나타나게 된다. 탄화물은 화상처리시 검은 색으로 나타나게 되므로, 전체 조직에 대한 탄화물의 면적비를 계산하기가 용이하게 된다. 또한, 상기 제 3방법에서의 화상클리닝 단계(S320)는, 도 3c를 참조하면, 화면 좌측 상단의 Source Image창에는 클리닝 작업을 수행하기 전 석출물을 포함한 전체조직의 사진이 나타나며, 화면 좌측 하단의 Threshold Image창에는 상기 클리닝 작업을 수행한 후의 조직사진이 나타나게 된다. 또한, 화면 우측 상단의 HISTOGRAM란의 기능은 상기 제 1방법에서 설명한 바와 같다.In the image cleaning step (S320) of the second method or the third method, the image input from the image input step (S310) is performed using a plurality of filters to clean an image of a metal structure including grain boundaries. As such, the cleaning operation may be performed using a median filter to sharpen precipitates, including grain boundaries and carbides. In the image cleaning step (S320) of the second method, referring to FIG. 3B, a tissue photograph before performing a cleaning operation is displayed in a source image window in the upper left of the screen, and the filter-processed image window in the lower left of the screen is displayed. The organization picture after the cleaning operation is displayed. Since the carbides appear black in image processing, it is easy to calculate the area ratio of carbides to the entire tissue. In addition, in the image cleaning step S320 of the third method, referring to FIG. 3C, a picture of the entire tissue including the precipitate before the cleaning operation is displayed in the Source Image window on the upper left of the screen. In the Threshold Image window, a tissue photograph after the cleaning operation is displayed. The function of the HISTOGRAM column on the upper right side of the screen is the same as that described in the first method.
상기 제 2방법에서의 측정단계(S340)는 금속조직 내에 존재하는 탄화물(carbide)이 차지하는 면적비율 또는 탄화물의 원형화 정도를 측정하거나, 탄화물간의 간극 및 분산도를 측정하는 단계이다. 상기 제 2방법에서의 측정단계(S340)는, 도 3b를 참조하면, 화면 우측 하단의 Analysis Report란에 측정대상 면적(Region of Interest), 전체 면적에서 탄화물이 차지하는 비율을 나타내는 명암비(Contrast Ratio) 및 등급(Class)이 나타나게 된다. 또한, 상기 제 3방법에서의 측 정단계(S340)는, 도 3c를 참조하면, 화면 우측 하단의 Analysis Report란에 최근접 석출물간의 거리(Distance Nearest Neighbor), 수명비(Life Fraction) 및 구상화율(Sph. Rate)란에 측정결과가 나타나게 된다.The measuring step (S340) in the second method is a step of measuring the area ratio occupied by the carbide (carbide) existing in the metal structure or the degree of rounding of the carbide, or the gap and dispersion between the carbides. In the measuring method (S340) of the second method, referring to FIG. 3B, a contrast ratio indicating a area of measurement (Region of Interest) and the proportion of carbides in the total area in the Analysis Report column at the bottom right of the screen. And Class will appear. In addition, referring to FIG. 3C, the measurement step (S340) of the third method includes a distance nearest neighbor, a life fraction and a spheroidization rate in the Analysis Report column at the bottom right of the screen. The measurement results are displayed in the (Sph. Rate) column.
상기 제 2방법에서의 평가단계(S350)는 상기 측정단계(S340)를 통해 정량화된 수치, 즉 탄화물의 면적비율, 탄화물의 원형화 정도, 탄화물간의 간극 및 분산도를 분석하고 표준조직과 비교하여 크리프 손상 정도를 진단하는 단계이다. 상기 제 3방법에서의 평가단계(S350)는 상기 측정단계(S340)에서 측정된 석출물의 크기, 석출물간의 거리 및 수명비를 이용하여 설비의 잔여수명을 통하여 손상 정도를 평가한다. 상기 석출물의 크기와 석출물간의 거리는 서로 밀접한 관계가 있다. 석출물의 크기가 커지면 석출물간의 거리는 멀어지게 된다. 상기 잔여수명은 상기 [식 1]과 [식 2]를 통하여 산출되게 된다.상기 제 2방법 또는 제 3방법에서의 평가단계(S350)를 통하여 평가된 내용은 설비의 열화 정도를 평가하는 기초가 되며, 그 결과에 따라 설비의 보수시기 또는 교체시기를 산출해낼 수 있게 된다. 상기 제 2방법 또는 제 3방법의 평가단계(S350)는, 도 3b 또는 도 3c를 참조하면, 화면 우측 하단의 Assessment를 통하여 평가결과가 확인된다. The evaluation step (S350) in the second method is to analyze the numerical value quantified through the measurement step (S340), that is, the area ratio of carbides, the degree of carbide rounding, the gap and dispersion between carbides and compared with the standard structure This step is to diagnose the degree of creep damage. Evaluation step (S350) in the third method is to evaluate the degree of damage through the remaining life of the facility using the size of the precipitates, the distance between the precipitates and the life ratio measured in the measurement step (S340). The size of the precipitate and the distance between the precipitates are closely related to each other. The larger the precipitate, the greater the distance between the precipitates. The remaining life is calculated through [Equation 1] and [Equation 2]. The content evaluated through the evaluation step (S350) in the second method or the third method is based on the evaluation of the degree of deterioration of the facility. As a result, it is possible to calculate the time of repair or replacement of the equipment. In the evaluation step S350 of the second method or the third method, referring to FIG. 3B or 3C, the evaluation result is confirmed through an evaluation at the bottom right of the screen.
상기 입계기공법에 의한 금속조직 손상평가 방법(이하, 제 4방법이라 한다)은, 도 4a를 참조하면, 화상입력단계(S410)와 데이터변환 단계(S430)와 A-Parameter산출단계(S440)와 평가단계(S450) 및 출력단계(S460)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 제 4방법은 화상클리닝 단계(S420)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 화상입력단계(S410), 데이터변환 단계(S430) 및 출력단계(S460)는 상기 제 1방법과 유사하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.For the metal structure damage evaluation method (hereinafter referred to as a fourth method) by the grain boundary method, referring to FIG. 4A, an image input step S410, a data conversion step S430, and an A-parameter calculation step S440. And an evaluation step (S450) and an output step (S460). In addition, the fourth method may further include an image cleaning step (S420). The image input step (S410), data conversion step (S430), and output step (S460) are similar to the first method, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기 화상클리닝 단계(S420)는 상기 화상입력단계(S410)로부터 입력된 화상을 다수의 필터를 이용하여 결정립계와 기공을 포함한 금속조직의 이미지를 클리닝하는 작업을 수행하는 단계로서, 상기 클리닝 작업은 결정립계 및 결정립계에 발생한 기공을 선명하게 하기 위해 메디안 필터를 사용하여 클리닝이 이루어질 수 있다. 상기 화상클리닝 단계(S420)는, 도 3c를 참조하면, 화면 좌측 상단의 Source Image창에 클리닝되기 전의 조직사진이, 화면 좌측 하단의 Threshold Image창에 클리닝된 후의 조직사진이 도시되게 된다. 또한, 상기 HISTOGRAM란의 기능은 상기 제 1방법에서 설명한 바와 같다.The image cleaning step S420 is a step of cleaning an image of a metal structure including grain boundaries and pores using the image input from the image input step S410 using a plurality of filters, and the cleaning operation is performed as a grain boundary. And cleaning may be performed using a median filter to sharpen the pores generated in the grain boundary. In the image cleaning step (S420), referring to FIG. 3C, the tissue picture before cleaning in the Source Image window on the upper left of the screen is shown in the Threshold Image window on the lower left of the screen. The function of the HISTOGRAM column is the same as described in the first method.
상기 A-Parameter산출단계(S440)는 결정립계에 발생되는 기공의 수를 정량적으로 나타내는 단계이다. 상기 A-Parameter산출단계(S440)는 상기 제 1방법 내지 제 3방법의 측정단계(S250, S340)에 대응되는 단계이다. 상기 A-Parameter산출단계(S440)는, 도 4b를 참조하면, 화면 우측 상단의 Explanation Sheet에 입계기공법에서 A-Parameter 계산의 일례가 나타나있다. 또한, 화면 우측 하단에는 소정의 검사규칙이 나타나있다. A-Parameter는 다음과 같은 규칙에 따라 계산된다. 규칙 1은 직선과 교차점 양쪽에 있는 최초의 입계 삼중점 사이만을 관찰대상으로 하며, 입계가 시야 밖에까지 걸쳐있으면 입계가 시야에서 벗어나는 점을 삼중점으로 하게 된다는 것이다. 규칙 2는 관찰대상 입계(삼중점 포함)에 1개 이상의 기공이나 미세균열이 존재하면 손상을 받은 것으로 분류하고, 그렇지 않으면 손상을 받지 않은 것으로 분류한다는 것이다. 규칙 3은 동일한 입계에 여러 교차점이 존재할 때에는 각 각 셈을 하고, 손상 여부는 관찰대상 입계 전체의 상태로써 결정한다는 것이다. 규칙 4는 삼중점과 일치하는 교차점은 1개로 셈하며, 손상 여부는 삼중점을 이루는 세 입계의 손상 상태를 고려하여 우세한 쪽을 택한다는 것이다. 상기 A-Parameter산출단계(S440)는 상기와 같은 4가지 규칙에 의해 이루어지며, 그 결과는 화면 좌측 상단의 CAVITY 검사법란에 손상받지 않은 결정립계(N_U), 손상받은 결정립계(N_D), 총 결정립계(N) 및 A-Parameter값(A)으로 나타나게 된다.The A-parameter calculation step (S440) is a step for quantitatively indicating the number of pores generated in the grain boundary. The A-parameter calculation step S440 is a step corresponding to the measurement steps S250 and S340 of the first to third methods. In the A-parameter calculation step (S440), referring to FIG. 4B, an example of A-parameter calculation in the grain boundary method is shown in an explanation sheet on the upper right side of the screen. In addition, a predetermined inspection rule is displayed at the bottom right of the screen. A-Parameter is calculated according to the following rules. Rule 1 is to observe only between the first boundary triplet on both the straight line and the intersection. If the grain boundary extends beyond the field of view, the point of departure is the triple point.
상기 평가단계(S450)는 A-Parameter산출단계(S440)를 통해 산출된 A-Parameter값을 분석하고 표준조직과 비교하여 크리프 손상 정도를 진단하는 단계이다. 상기 평가단계(S450)를 통하여 평가된 내용은 설비의 열화 정도를 평가하는 기초가 되며, 그 결과에 따라 설비의 보수시기 또는 교체시기를 산출해낼 수 있게 된다. The evaluation step (S450) is a step of diagnosing the degree of creep damage by analyzing the A-Parameter value calculated through the A-Parameter calculation step (S440) and comparing with the standard tissue. Content evaluated through the evaluation step (S450) is the basis for evaluating the degree of deterioration of the facility, it is possible to calculate the repair time or replacement time of the facility according to the result.
또한, 금속조직 손상평가 방법은 제 1방법 내지 제 4방법 개별로 상기 각 단계에 의해 평가를 수행하고, 상기 4가지 평가방법에 의해 산출된 결과의 각각에 가중치를 부여한 후 상기 가중치들을 종합하여 금속조직의 종합 손상도를 평가하도록 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 용접부나 스테인레스강과 같은 저연성 재료의 경우 종합 손상도의 평가는 제 1방법의 결과에 상대적으로 낮은 가중치를 부여하고, 제 2방법과 제 3방법의 결과에 중간 가중치를 부여하며, 제 4방법의 결과에 상대적으로 높은 가중치를 부여하여 이루어질 수 있다. 또한, 크롬-몰리브덴강과 같은 고연성 재료의 경우 종합손상도의 평가는 제 1방법의 결과에 상대적으로 높은 가중치를 부여하고, 제 2방법과 제 3방법이 결과에 중간 가중치를 부여하며, 제 4방법의 결과에 상대적으로 낮은 가중치를 부여하여 이루어질 수 있다. 이렇게 하여 산출된 종합 손상도는 하나의 평가방법에 의해 산출된 손상도에 비해 정확도와 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, the metal damage evaluation method is to perform the evaluation by each step of the first to fourth methods individually, weight each of the results calculated by the four evaluation methods and then the metal weights by combining the weights It may be done to assess the overall degree of damage to the tissue. For example, in the case of low ductility materials such as welds or stainless steel, the assessment of the overall damage degree gives a relatively low weight to the results of the first method, an intermediate weight to the results of the second and third methods, This can be achieved by giving a relatively high weight to the result of the fourth method. In addition, for high ductility materials such as chromium-molybdenum steel, the assessment of the overall damage degree gives a relatively high weight to the results of the first method, the second and third methods give an intermediate weight to the results, and the fourth This can be done by giving a relatively low weight to the result of the method. The comprehensive damage degree calculated in this way can be improved in accuracy and reliability compared to the damage degree calculated by one evaluation method.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.
본 발명에 따른 금속조직 손상평가 시스템 및 이를 이용한 금속조직 손상평가 방법에 의하면, 금속조직 손상평가를 체계화하고 자동적으로 분석할 수 있는 시스템을 통해 정량적인 조직 열화 분석자료를 제공할 뿐만 아니라 관련 기계설비의 잔여 수명에 대한 평가자료를 제공함으로써 현장 작업자들의 작업 능률의 극대화와 평가결과에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 플랜트의 효율적 운용과 긴 수명을 계획하고 신회성 및 경제성을 종합적으로 평가하는 설비 운용을 가능하게 할 수 있는 효과가 있다. According to the metal damage assessment system according to the present invention and the metal damage assessment method using the same, not only provides a quantitative tissue deterioration analysis data through a system that can systematically analyze the metal damage assessment and associated mechanical equipment By providing evaluation data on the remaining life of the system, it is effective to maximize the work efficiency of field workers and improve the reliability of the evaluation results. In addition, there is an effect that can enable the operation of the plant to plan the efficient operation and long life of the plant, and comprehensively evaluate the reliability and economic efficiency.
구체적으로는 첫째, 금속조직 손상평가의 과정을 체계화하고 객관화하여 신뢰성 높은 자료를 제공함으로써 평가결과의 정확도가 향상되며, 둘째, 손상평가 결과를 바탕으로 수행하는 기계설비 수명평가의 신뢰성이 크게 향상되어 설비의 파손 을 조기에 예방할 수 있으며, 셋째, 설비파손에 따른 인적손실과 재산상의 피해를 예방할 수 있으며, 넷째, 정확한 평가결과에 따라 설비를 예측 정비함으로써 설비의 정지시간을 감소시키고 운전시간을 연장할 수 있으며, 마지막으로 설비운용자에게 설비검사 및 교체시기를 정확히 제시하여 정비의 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Specifically, the accuracy of the evaluation results is improved by systematically and objectively organizing the process of damage assessment of metal structures to provide highly reliable data. It can prevent the damage of equipment at an early stage. Third, it can prevent human loss and property damage caused by the damage of equipment. Fourth, by predicting and repairing equipment according to the accurate evaluation result, it reduces downtime and extends operation time. Finally, it is effective to greatly improve the efficiency of maintenance by accurately presenting equipment inspection and replacement time to equipment managers.
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