음향방출 기법을 이용한 열교환기 튜브 브레이징 접합부의 피로누설 평가

Abstract

브레이징 접합은 에어컨에서 사용되고 있는 열교환기에 많이 사용되고 있다. 그러나 사용중 가장 빈번하게 발생되는 고장 중 하나가 접합부의 누설에 의한 성능저하이다. 누설의 원인은 선행연구 결과 접합시 가열에 의해 물성이 열화된 열영향부나 용입불량, 보이드 등 공정 중 발생한 초기결함에 사용 중 반복내압과 진동에 의한 피로가 누적되어 외부 관통 균열이 발생하기 때문인 것으로 예상된다. 이를 검증하기 위해서는 피로하중 조건에서의 가속수명시험 (Accelerated Lifetime Test, ALT)이 필요하다. 또한 수명시험 중 열교환기 튜브 브레이징 접합부에서의 누설 발생 여부를 인라인 상태에서 알아내야 할 필요가 있다. 본 논문에서는 이를 위해 AE 검사법을 도입하고, 그 유효성에 대하여 검토하고자 하였다. 먼저 열교환기 튜브에 AE 센서를 장착하여 신호를 획득 할 수 있는 시험장치를 구성하고 관통드릴 홀 형태로 가공한 인공결함의 Proto type 튜브 시편과 피로시험시 누설이 발생된 시편을 준비하였다. 두 시편을 대상으로 내압의 변화에 따른 AE 신호의 실효전압치(Root Mean Square : RMS)와 주파수 스펙트럼을 분석함으로써 AE 신호와 누설과의 상관성을 분석하였다. 검출된 AE 신호의 주된 주파수 밴드 폭은 50-60kHz로 나타났고 이는 AE 모드 분석 결과 Lamb wave의 L(0,1) 모드에 해당하는 것으로 밝혀졌다. 따라서 AE 신호 획득시 이 밴드폭의 신호만을 효과적으로 검출하기 위한 필터를 제작하여 이용하였다. 또한 AE RMS 값과 누설량은 양호한 선형 상관성을 보였다. 이러한 결과로부터 AE 기법이 수명 시험중 열교환기 튜브 브레이징 접합부의 누설여부를 판단하는 효과적인 기법임을 검증할 수 있었다.; The acoustic emission (AE) test is a common way to detect the leak of gas. However, in order to apply the AE method to a practical line, we have to identify the characteristics of AE signal that is dependent on the leak source. The leak from the brazed joint of a heat exchanger tube due to the fatigue crack is a very important issue in the aspect of the reliability. In this paper, we investigated the feasibility of the AE method for the in-line detection of a leak from the brazed joint of heat exchanger tube during the reliability tests. For the experiment, two kinds of specimen were prepared; on was the proto type tube specimen with the artificially drilled through hole defect and the other was the fatigued specimen with the leak defect. The RMS value and frequency spectrum were tested when the leak rate was changed. The dominant frequency bandwidth of the detected AE signal was 50~60kHz, and the RMS value had the linear correlation to the leak rate. As a result, we confirmed that AE method was effective to detect the leak of gas from the brazed heat exchanger tube.