Phased Array Ultrasonic Testing of Welds — D1.1:2025 Annex H
위상 배열 초음파 탐상 검사(Phased Array Ultrasonic Testing)는 AWS D1.1:2025의 부록 H에 의해 규정됩니다 — 이 부록은 인코딩된 선형 스캐닝을 사용하여 3/16 in에서 8 in [5 mm에서 200 mm] 범위의 그루브 용접 및 열영향부를 다루는 필수 부록입니다. 인력은 NDT Level II 또는 III 자격과 320시간의 PAUT 경험이 필요합니다.
위상 배열 초음파 탐상 검사란 무엇인가
위상 배열 초음파 탐상 검사(PAUT)는 단일 요소 변환기 대신 다중 요소 프로브를 사용하는 고급 UT 기술입니다. 각 요소는 focal law라고 불리는 위상 배열 작동 파일에 의해 정의된 제어된 시간 지연으로 독립적으로 펄스를 보냅니다. focal law를 변경함으로써 시스템은 프로브를 움직이지 않고도 다양한 각도로 음파 빔을 전자적으로 조향하거나 다른 깊이에 초점을 맞출 수 있습니다.
이 전자 빔 제어는 단일 요소 기존 UT가 생성할 수 없는 영상 보기를 가능하게 합니다: A-스캔 진폭 대 시간, B-스캔 초음파 축 대 프로브 이동 축, C-스캔 평면도, S-스캔 섹터 단면도. 각 보기는 용접부를 따라 프로브의 인코딩된 위치에서 재구성되어 검사관에게 전체 스캔의 저장 및 검토 가능한 기록을 제공합니다.
용접 검사의 경우 PAUT는 다중 각도 기존 UT에 비해 스캔 시간을 단축하고 엔지니어 또는 소유자에게 더 쉽게 전달할 수 있는 이미지 기반 해석을 제공합니다. 단점은 장비 비용, 스캔 계획 복잡성, 그리고 부록 H4.1의 추가 320시간 인력 경험 요구사항입니다.
D1.1:2025에 따른 PAUT 적용 시점
부록 H는 AWS D1.1:2025의 필수 부록입니다 — 코드 Clause 8.15에 따라 기존 UT 대신 위상 배열 초음파 탐상 검사가 선택될 경우, 부록 H 전체가 적용됩니다: 서론 (H1), 범위 (H2), 정의 (H3), 인력 (H4), 장비 (H5), 장비 자격 (H6), 스캔 계획 (H7), 교정 (H8), 검사 (H9 ~ H10), 합격 (H11 ~ H12).
D1.1은 그루브 용접에 대한 대체 초음파 기술로 기존 UT와 위상 배열 UT를 모두 허용합니다. 조항 8의 Part F 외의 초음파 탐상 검사 절차, 장비 또는 합격 표준의 변경은 엔지니어의 승인이 있어야만 사용할 수 있으며, 그러한 변경은 검사 기록에 기록되어야 합니다. PAUT가 모든 상황에서 기존 UT를 대체하는 것은 아닙니다 — 둘 중 어떤 것을 선택할지는 용접 형상, 두께, 이음부 접근성 및 계약 문서 요구사항에 따라 달라집니다.
UT 자체(기존 또는 위상 배열)는 Clause 8.15에 따라 계약 문서에 명시된 경우에만 필요합니다. PAUT는 엔지니어가 용접에 UT를 지정하고 계약자가 PAUT를 기술로 선택할 때까지 적용되지 않습니다.
“부록 H는 필수 부록입니다 — PAUT가 기존 UT 대신 선택될 경우, H1부터 H14까지의 모든 요구사항이 적용됩니다. D1.1에는 'PAUT-lite'가 없습니다.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
PAUT 범위: 두께 및 이음부 범위
Annex H2에 따라, 부록 H의 절차 및 표준은 인코딩된 선형 스캐닝을 사용하여 3/16 in에서 8 in [5 mm에서 200 mm] 사이의 두께에 대한 그루브 용접 및 열영향부(HAZ)의 PAUT 검사를 규정합니다. 인코더는 스캔 데이터를 재구성하고 나중에 검토할 수 있도록 용접부를 따라 프로브의 위치를 추적하는 장치입니다 — 수동, 인코딩되지 않은 PAUT는 부록 H의 범위에 포함되지 않습니다.
부록 H는 관형 T, Y, K 연결 용접부의 PAUT 검사를 명시적으로 제외합니다. 이러한 이음부 형상에 대해서는 대체 기술에 별도의 자격 및 엔지니어 승인이 필요합니다.
두께가 2 in [50 mm]를 초과하는 재료의 경우, H5.7.2에 따른 목업 검증 블록이 엔지니어에 의해 요구되거나 PAUT 인력의 선택에 따라 사용될 수 있습니다. 목업 블록은 음파 빔을 지향하기 어려운 위치에 심어진 반사체를 가진 대표적인 용접 형상을 포함하여 스캔 계획이 전체 용접 부피와 HAZ를 커버하는지 확인합니다.
PAUT 인력 자격 (부록 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 검사관은 PAUT 적용 분야에서 최소 320시간의 작업 경험을 문서화해야 합니다. Clause 8.20에서 요구하는 실기 시험은 검사할 이음부 유형을 대표하는 최소 두 개의 결함 시편으로 구성되어야 하며, 각 시편에는 최소 두 개의 결함이 포함되어야 합니다.
이러한 요구사항을 충족하지 못하는 개인은 자격을 갖춘 PAUT 인력의 직접적인 감독 하에서만 PAUT 데이터 수집을 지원할 수 있습니다.
Annex H4.2에 따라, NDT Level II 및 III PAUT 인력의 인증은 H4.1의 요구사항을 충족하는 NDT Level III UT 인력에 의해 수행되어야 합니다. 따라서 인증을 수행하는 Level III는 일반 UT 자격과 추가 320시간의 PAUT 특정 경험을 모두 갖추어야 합니다.
PAUT 장비 요구사항 (부록 H5)
Annex H5.1에 따라, 검사는 H8에 따라 자격을 갖춘 기존 UT 장비에 대한 Clause 8.21의 요구사항을 충족하는 위상 배열 펄스-에코 장비를 사용하여 수행되어야 합니다. 또한, 위상 배열 장비는 몇 가지 PAUT 특정 요구사항을 충족해야 합니다:
H5.1.1 — 펄서 수
장비는 최소 16개의 펄서와 16개의 채널(16:16)을 갖추어야 합니다. 전자 스캔을 사용할 경우 최소 16:64가 필요합니다. 펄서/채널 비율은 주어진 focal law 내에서 위상 배열 프로브 내의 몇 개의 요소를 적용할 수 있는지를 결정합니다.
H5.1.2 — 영상 보기
위상 배열 장비는 A-스캔, B-스캔, C-스캔 및 S-스캔 보기를 포함하고 전체 스캔 길이와 모든 빔을 통한 철저한 데이터 분석을 제공하기에 충분한 인코딩된 스캔을 포함하는 충분한 디스플레이 옵션을 갖추어야 합니다.
H5.3 — 사각 탐촉자
H5.3.1에 따라, 사각 위상 배열 프로브는 최소 16개의 요소를 가진 선형 배열 유형이어야 하며 1에서 6 MHz 사이의 주파수를 생성해야 합니다. 프로브 피치 치수는 디스플레이에 정재파 신호가 나타나지 않을 만큼 충분히 작아야 합니다.
H5.3.2에 따라, 웨지는 재료에서 40°에서 70° 사이의 전단파를 생성하기에 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 움직임이 컴퓨터화되거나 원격 제어로 구동되는 기계화된 장치입니다. 반자동 스캐너는 인코더가 위치를 기록하는 동안 용접부를 따라 수동으로 구동됩니다.
PAUT 교정: SSL 및 참조 블록 (H5.7)
Annex H5.7에 따라, 표준 감도 레벨(SSL)을 설정하는 데 사용되는 표준 반사체는 ASTM E164에 따라 IIW 유형 블록에 있는 0.060 in [1.5 mm] 직경의 측면 드릴 구멍이어야 합니다. 교정 표준의 온도는 검사할 부품 또는 구성 요소의 온도와 ±25°F [±14°C] 이내여야 합니다 — 상당한 온도 차이는 웨지 형상 및 굴절 각도를 변경하여 SSL을 무효화할 수 있습니다.
H5.7.1에 따라, 스캔 계획에 명시된 각도 범위 전체에 걸쳐 최소 3점 시간 보정 이득(TCG) 설정을 허용하는 보조 참조 블록이 사용되어야 합니다. 블록은 전체 검사 부피에 걸쳐 반사체를 교정할 수 있도록 충분한 두께와 길이를 가져야 합니다. 각 블록은 테스트할 전체 재료 범위를 커버하는 깊이에 최소 3개의 측면 드릴 구멍을 가져야 합니다. 이러한 요구사항을 충족하는 NAVSHIP 및 맞춤형 가공 블록을 사용할 수 있습니다.
H5.7.2에 따라, 두께가 2 in [50 mm]를 초과하는 재료의 경우, 엔지니어가 요구하거나 PAUT 인력의 선택에 따라 목업 또는 생산 부품에서 표준 반사체의 탐지 가능성을 확인해야 합니다. 이 검증 블록이 사용될 때, 표준 감도 반사체는 H8.2.4.2에 설정된 DRL 이상으로 탐지 가능해야 합니다. 탐지할 수 없는 경우, 적절한 탐지 가능성이 달성될 때까지 스캔 계획을 조정해야 합니다.
PAUT 영상 보기 설명
Annex H3.12에 따라, 영상 보기는 초음파 경로(초음파 축), 빔 이동(인덱스 축) 및 프로브 이동(스캔 축) 사이의 다른 평면 보기에 의해 정의된 이미지입니다. 부록 H에서 인정하는 5가지 주요 보기는 다음과 같습니다:
- A-scan — the received pulse amplitude versus time of flight in the ultrasonic path. Same waveform produced by conventional UT.
- B-scan — a 2-D view of A-scan data along the probe-movement (scan) axis, color-coded for amplitude.
- C-scan — a 2-D plan view of beam movement (index axis) versus probe movement (scan axis), using the 최대 A-scan amplitude at each transverse location.
- D-scan — similar to S-scan but less commonly used for 용접 검사; shows the ultrasonic axis versus the index axis.
- S-scan — a 2-D cross-sectional view of all A-scans corrected for delay and refracted angle, presented as a single slice of focal laws (one focal law sequence) along the probe-movement axis.
스캔 계획 (부록 H7)
Annex H7.1에 따라, H3.21에 정의된 스캔 계획은 검사할 용접부에 대해 개발되어야 합니다. 스캔 계획은 표 H.1에 나열된 필수 변수를 포함하여 검사 범위를 달성하는 데 필요한 속성을 지정해야 합니다.
H7.1.2에 따라, 스캔 계획은 그루브 용접 형상 및 우려 영역에 대한 검사 중 사용될 적절한 굴절 각도를 플로팅 또는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 입증해야 합니다. 스캔 계획은 요구되는 검사 부피의 범위를 입증하고 문서화해야 합니다. 성능은 초기 교정을 통해 확인되어야 합니다: 빔 인덱스 포인트 및 빔 각도 검증.
H7.4에 따라, 용접부를 테스트하기 위해 초음파가 통과해야 하는 모재는 H5.2에 따라 직선 빔 스캔 장치를 사용하여 층상 반사체에 대해 테스트되어야 합니다. 모재의 어떤 영역이라도 후면 반사의 전체 손실 또는 원래 후면 반사와 같거나 큰 지시를 보이면 9.2.2를 참조하십시오.
H7.4.1에 따라, 스캔 계획은 40도에서 60도 사이의 빔 각도로 열영향부(HAZ)를 커버하기 위한 두 개의 교차 방향에서 완전한 초음파 범위를 입증해야 하며, 방위각 스캔의 경우 수직(용접 융합면에서 90°)에서 ±10° 이내, 또는 가능한 경우 보조 전자 스캔의 경우 수직에서 ±5° 이내의 용접 융합면 범위를 포함한 전체 용접 부피를 입증해야 합니다. 용접부와 HAZ는 H5.3에 따라 PAUT 프로브를 사용하여 테스트되어야 합니다.
PAUT 대 기존 UT — 언제 어떤 것을 사용할 것인가
두 기술 모두 D1.1에서 그루브 용접 검사에 대해 인정됩니다. 둘 중 하나를 선택하는 것은 용접 특성과 프로젝트 경제성에 기반한 공학적 판단입니다:
| Factor | Conventional UT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Governing reference | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 through H14 |
| Inspector experience | NDT Level II UT per Clause 8.14.6 | NDT Level II/III + 320 hours PAUT (H4.1) |
| Equipment | Single-element transducer, pulser/receiver | 16:16 최소 channels, 1–6 MHz linear array, encoded scanner (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| Imaging | A-scan only | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Data record | Inspector log entries | Encoded electronic record, reviewable post-scan |
| Coverage method | Manual scan with multiple probe angles | Encoded linear scan, 40–60° per H7.4.1 |
| Scope limit | All groove welds + tubular T/Y/K | Groove welds only, 3/16–8 in; T/Y/K excluded (H2) |
| Best fit | Field 보수, single-pass coverage, low equipment budget | Production fabrication, thicker sections, where image record adds value |
관형 T, Y, K 연결의 경우, 부록 H에 따른 PAUT는 허용되지 않습니다 — Clause 8 Part F의 절차를 따르는 Clause 8.15에 따른 기존 UT가 적용됩니다.
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자주 묻는 질문
D1.1:2025의 부록 H에 따라, 계약서에 UT가 명시되고 엔지니어에 의해 PAUT가 승인될 경우 위상 배열 초음파 탐상 검사가 기존 UT의 대안으로 허용됩니다. 부록 H는 필수 부록입니다 — Clause 8.15에 따라 기존 UT 대신 PAUT가 선택될 경우, 부록 H 전체(인력 자격 H4, 장비 H5, 스캔 계획 H7, 교정 H8, 검사 H9–H10, 합격 H11–H12)가 적용됩니다. Clause 8의 Part F에서 벗어나는 변경 사항은 서면 절차와 엔지니어 승인이 필요하며, 변경 사항은 검사 기록에 기록되어야 합니다.
부록 H2는 인코딩된 선형 스캐닝을 사용하여 3/16 in에서 8 in [5 mm에서 200 mm] 사이의 두께에 대한 그루브 용접 및 열영향부의 PAUT 검사를 규정합니다. 관형 T, Y, K 연결 용접부는 부록 H 범위에서 명시적으로 제외됩니다. 두께가 2 in [50 mm]를 초과하는 재료의 경우, H5.7.2에 따른 목업 검증 블록이 엔지니어에 의해 요구되거나 PAUT 인력의 선택에 따라 사용될 수 있습니다.
부록 H4.1에 따라, PAUT 검사관은 Clause 8.14.6.1 및 8.20에 따라 NDT Level II 또는 III 자격을 보유해야 하며, 추가적으로 PAUT 적용 분야에서 최소 320시간의 작업 경험을 문서화해야 합니다. 요구되는 실기 시험(Clause 8.20에 따름)은 검사할 이음부 유형을 대표하는 최소 두 개의 결함 시편으로 구성되어야 하며, 각 시편에는 최소 두 개의 결함이 포함되어야 합니다.
부록 H5.1.1에 따라, 위상 배열 장비는 최소 16개의 펄서와 16개의 채널(16:16)을 갖추어야 합니다. 전자 스캔을 사용할 경우 최소 16:64가 필요합니다. H5.1.2에 따라, 장비 디스플레이는 A-스캔, B-스캔, C-스캔 및 S-스캔 보기를 지원해야 하며, 전체 스캔 길이와 모든 빔을 통한 철저한 데이터 분석에 충분한 인코딩된 스캔을 지원해야 합니다.
부록 H5.7에 따라, 표준 감도 레벨(SSL)을 설정하는 데 사용되는 표준 반사체는 ASTM E164에 따라 IIW 유형 블록에 있는 0.060 in [1.5 mm] 직경의 측면 드릴 구멍입니다. 교정 블록 온도는 검사 중인 부품 또는 구성 요소의 온도와 ±25°F [±14°C] 이내여야 합니다. 3점 TCG(시간 보정 이득) 교정을 지원하기 위해 다양한 깊이에 최소 3개의 측면 드릴 구멍이 있는 H5.7.1에 따른 보조 참조 블록도 필요합니다.