■ 비 파 괴 검 사 별 기 본 원 리 및 그 적 용 범 위
구 분 RT UT MT PT ECT
개 요
방사선중에서 물질을 잘 투 과할 수 있는 전리 전자파 방사선, 즉 X 선 이 나 Υ 선 을 이 용 하 여 피 시 험 체 내 부 결 함 을 2 차 원 의 투 영 상 으 로 검 출 하 여 X 선 필 름 에 기 록 하 는 시 험 법
초음파탐상검사란 재료의 표 면 또는 내부에 존재하는 불 연속부를 검출하기 위해, 초 음 파 를 재 료 에 전 달 시 켜 검 사 하 는 비 파 괴 검 사 법 의 일 종
자분탐상검사란 강 자 성 체 의 표 면 및 표 면 근 방 의 결 함 을 탐 상 하 는 방 법의 하나로 시 험체에 적절한 자장을 가해 결함부에 생기는 누설자장에 의해 자분을 자화하여 결함 부에 생기는 자극에 자분이 집적되어 자분모양이 형성된 다.이 형성된 자분모양을 관 찰하여 결함유무를 알아내는 시험방법
침투탐상검사란 시 험 편 표 면 에 침 투 액 을 적 용 시 켜 서 균 열 등 의 불 연 속 부 에 침 투 시 킨 후 과 잉 의 침 투 제 를 제 거 하 고, 현 상 제 를 적 용 시 켜 침 투 된 침 투 액 을 추 출 시 켜 불연 속의 위치, 크기 및 지시모양 을 검 사 하 는 비 파 괴 검 사 의 일 종이다.
금속등의 도체에 시간적으로 변화하는 자속을 적용시키면 도체내부에 와전류(유도전류) 가 유도된다. 와전류는 도체 중에 균열등의 불연속이 있 으면 그 크기와 분포가 변화 한다. 와전류탐상검사는 이 와 전 류 의 변 화 를 이 용 해 서 결 함 의 검 출 을 행 하 는 방 법 이다.
특 징
① X 선과 Υ선은 동일종류 의 방사선이다.
② 무게나 질량이 없는 에너지 파형이다.
③ 육안 또는 감각으로는 탐지할 수가 없다.
④ 인체에 장해를 발생할 우려가 있으므로 안전 관리가 필요하다.
⑤ 방사선투과시험에 사 용되는 방사선원은 피 검체의 재질, 밀도, 두 께 및 시험조건 등에 따라 선택되며 X 선이나 Υ선이 이용된다.
⑥ 방사선투과시험에서 결 함이 검출되는 정도는 방사선 에너지, 선원의 크 기, 필름의 종류, 촬영방 법,사진농도 등에 크게 영향을 받는다.
초음파는 빛보다 파장이 길 지만, 보통의 전파보다는 파 장이 짧다. 그러나 전파는 금 속내부에 전해지지 않지만, 초음파는 X 선보다도 물질내 부에 전하기 쉽다. 초음파의 가장 큰 특징은 고체내에서 종파와 횡파의 두종류 음파 가 존재하며 이들은 서로 변 환하기 쉬운 성질을 가지고 있다는 것이다.
자분탐상검사시 강자성체의 자분을 적용하면 결함부에 생신 자극에 누설자장에 의 해 자화된 자분이 집적되어 결함의 폭보다 넓은 폭을 갖 는 자분모양이 형성된다. 이 자분모양을 관찰함으로써 결 함의 존재를 알게된다.이 자 분모양을 얼마나 알아보기 쉽도록 하는가가 자분탐상시 험을 행하는데있어 관건이 된다.
침투탐상검사에서 가장 중요 한 역할을 하는 것이 침투제 이다. 침투제란 균열과 같은 미세한 개구부에 침투 되는 재료의 중요한 특성으 로부터 나온 명칭이며, 재료중에는 표면 전체로 퍼 져나가는 특성을 갖고 있다 고 이름난 액체가 있으며, 이 러한 재료가 좋은 침투제로 서 사용된다. 그러나 검사를 목적으로 하기 위해서는 이 외 더많은 요구사항들이 있 으며 예를들면 온도에 안정 성, 무독성, 천천히 증발될 것등의 특별한 성질들인 것 이다.
① 전기적측정법이기에 형태 가 간단한 시험체의 경우 자동화 및 고속검사가 용 이하다.
② 응용분야가 넓은 대신 측 정치에 영향을 주는 인자 가 많아 해석상의 장애가 올수있다.
③ 가는 선,얇은 두께의 관 등 시험법으로 곤란한 재 료 및 고온상태에서도 시 험이 가능하다.
④ 검사결과를 기록할수있으 며,소모품비등 유지비가 싸다.
⑤ 표면아래 깊숙한 결함의 검출이 곤란하고,검사에 의해 얻은 지시에서 직접 적으로 결함등을 판별하 기가 어렵다.
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원 리
X 선의 음극(Filament)에 전 류가 흐르게 되면 가열되어 열전자가 방출된다. 이때 양 극에 수십 K v 에서 수백 K v 의 전압을 가해 주면 전자는 큰 운동에너지를 가지고 음 극쪽에서 양극쪽으로 고속으 로 이동하게 되어 양극의 금 속에 부딪히면 그 운동에너 지를 대부분 상실하여 열에 너지로 변하고 일부는 X 선 을 방출한다.
초음파탐상시험은 탐촉자가 시험편에 음파의 에너지를 주사하고, 시편은 반응하여 음파를 반사한다는 사실에 기초하는 것이다. 즉, 탐촉자 를 사용할 때 탐촉자는 전기 적 선원에 의해 순각적으로 에너지가 주어지고, 이 조건 하에서 탐촉자는 잠시 진동 하여 시험편에 음의 펄스를 보내준 후 진동을 멈춘다. 음 파가 시험편 안에서 반사되 어 탐촉자로 되돌아오면 탐 촉자는 음파를 받아서 다시 진동을 시작한다.
막대자석은 양끝에 자극을 갖는다. 자력선은 자석내에서 남극으로부터 북극으로 흐르 며 자력선이 자석의 길이 방 향으로 흐르기 때문에 선형 적으로 자화가 된 것을 의미 하여 선형자화라 부른다. 이 막대자석이 두조각 또는 그 이상으로 깨지는 경우, 깨진 부위에 남극과 북극의 새로 운 자극을 형성하는 누설자 장을 형성하게 된다. 이 자석 이 완전히 깨지지 않고 터짐 형태가 되어도 유사한 결과 를 나타냄을 알 수 있다. 이 자장은 자분을 집적하며 집 적의 정도는 터짐, 균열의 깊 이와 길이 및 폭과 깊은 연 관관계를 갖는다.
시험체표면에 열려있는 결함 을 침투액을 사용하여 탐상 하는 방법으로 기본적으로 전처리,침투처리,세정처리,현 상처리 및 관찰등의 제작업 으로 이루어진다.이 시험법에 서 침투액이 결함내부로 침 투하는 것이 절대적으로 필 요하며,이렇게 되기위해서는 표면에 드러난 결함의 내부 가 비어있어야한다.또한 침투 액도 침투성이 우수하여야한 다.
코일에 교류가 흐르면 그 주 위에는 Sine Curve 로 변하는 교류자장이 생긴다.이와 같이 시간적으로 변화하는 자장내 에 금속과같은 도체를 놓으 면 도체를 관통하는 자속이 시간에 따라 변화하고,전자유 도법칙에 의해 기전력이 발 생하여 도체에 전류가 흐르 는데 이전류를 와전류라고 한다.따라서 이 와전류의 변 화를 측정함으로써결함의 유 무 및 재질의 특성을 알아낸 다.
종 류
X 선 감마선 중성자선
- ① 자분누적용에 대한 자화 시기에 따른 분류:연속 법,잔류법
② 자분의 종류:형광자분,비 형광자분
③ 자분의 분산매:건식법,습 식법
④ 자화전류의 종류:직류,맥 류,충격전류,교류
⑤ 자화방법:축통전법,직각 통전법,프로드법,전류관 통법,코일법,극간법,자속 관통법
① 침투액의 종류:형광,염색
② 현상방법의 분류:건식,습 식,무현상법
① 선,관:자기비교관통형 Coil 사용
② Boiler 용관:내삽형 Probe
③ 둥근 봉,판재부품:Probe Coil
장 점
① 내부상태의 검증이 용이 하다.
② 내부 Slag 나 Blow Hole 의 결함의 크기,종류의 검출이 용이하다.
③ 내부결함의 검출,조성의 주요 변화에 대한 검출, 검사결과의 영구기록이 가능하다.
① 침투력이 매우 높아 지극 히 두꺼운 단면을 갖는 부품의 깊은곳에 있는 결 함도 용이하게 검출할 수 있다.
② 고감도이므로 미세한 결 함의 검출이 가능하다.
③ 결함으로부터 즉시 지시 를 얻을 수 있고 자동화 가 가능하다.
④ 검사를 위해 시험편의 한 면만 이용된다.
⑤ 내부 불연속의 위치, 크 기, 방향 및 모양을 정확 하게 측정할 수 있다.
⑥ 방사선투과검사법과 비교 하여 검사자 및 주변에 대해 장해가 없다.
⑦ 휴대용으로 간편하다.
① 표면 균열검사에 가장 적 합하다.
② 작업이 신속 간단하다.
③ 결함모양이 표면에 직접 나타나 육안으로 관찰할 수 있다.
④ 검사자가 쉽게 검사방법 을 배울 수 있다.
⑤ 시험품의 크기, 형상등에 그다지 구애를 받지 않는 다.
⑥ 정밀한 전처리가 요구되 지 않는다.
⑦ 얇은 도장, 도금 및 비자 성물질의 도포등에도 작 업이 가능하다.
⑧ 자동화가 가능하다.
⑨ 작업비가 비교적 저렴하 다.
① 시험방법이 가장 간단하 다.(원리 및 적용이 간단 하다는 것이다.)
② 고도의 숙련이 요구되지 않는다.
③ 제품의 크기, 형상등에 크게 구애받지 않는다.
④ 국부적 시험이 가능하다.
⑤ 미세한 균열의 탐상도 가 능하다.
⑥ 비교적 가격이 저렴하다.
⑦ 판독이 비교적 쉽다.
⑧ 철, 비철, 플라스틱 및 세라믹 등 거의 모든 제 품에 적용된다.
① 응용분야가 광범위하다.
즉, 결함 크기, 변화, 재 질 변화 등을 동시에 검 사하는 것이 가능하다.
② 관, 환봉, 선 등에 대하 여 고속으로 자동화한 능 률이 좋은 시험이 가능하 며 On-Line 생산의 전수 검사가 가능하다.
③ 표면결함에 대한 검출감 도가 우수하며, 또 지시 의 크기로 결함의 크기를 추정할 수 있어 결함평가 에 유용하다.
④ 고온하에서의 측정, 얇은 시험체, 가는 선, 구멍의 내부 등 다른 비파괴시험 으로 검사하기 곤란한 대 상물에도 적용할 수 있 다.
⑤ 비접촉 방법으로 프로브 를 접근시켜 검사하는 것 부터 원격 조작으로 좁은 영역, 홈이 깊은 곳의 검 사가 가능하다.
⑥ 결과를 기록하여 보존할 수 있다. 지시가 전기적 신호로 얻어지기 때문에 전기적으로 보존하고, 재 생시켜 처리할 수 있다.
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단 점
① 방사선 노출에따른 사 용자 및 노출자에 안전 즉 인체의 장애에 별도 의 조치가 필요하다.
② Crack 등의 결함 및 미 세한 표면결함,결함의 깊이를 정확히 측정할 수없다.
③ Slag 개재와 Blow Hole 에 비해 유해한 균열의 검출은 불가능한 경우 가 많다.
④ 비용이 많이든다.높은 초기투자와 공간이 필 요하다.
⑤ 방사선 Beam 이 결함 에 평행해야한다.
① 수동탐상의 경우 숙련된 기술자가 요구된다.
② 광범위한 기술적 지식이 절차서 작성에 요구된다.
③ 표면이 매우 거칠거나, 모양이 불규칙한 것, 반 사면이 평행하지 않은 부 품등은 탐상이 곤란하다.
④ 표면직하의 얕은 결함은 검출이 어렵다.
⑤ 내부조직의 입도가 크고 기포가 많은 부품 등은 탐상이 곤란하다.
⑥ 접촉매질이 필요하다.
⑦ 표준시험편 또는 대비시 험편이 요구된다.
① 강자성체의 재료에 한한 다.
② 내부검사가 불가능하다.
③ 불연속부의 위치가 자속 방향에 수직이어야 한다.
④ 탈자가 요구되는 경우가 있다.
⑤ 후처리가 종종 필요하다.
⑥ 특이한 형상의 시험방법 이 까다롭다.
⑦ 대형의 주조물, 단조물의 시험에는 대단히 높은 전 류가 요구되기도 한다.
⑧ 전기 접점에서 가공면에 손상을 가져오는 경우가 있다.
⑨ 적은 양에 많은 검사인원 이 필요하다.
⑩ 나타난 지시모양의 판독 에 경험과 숙련이 필요하 다
① 시험할 표면이 개구부이 어야 한다.(침투탐상검사 는 표면검사에 한하며 또 한 표면이 열려있는 상태 이어야 한다.) 그러나, 개 구부에 기름, 그리이스, 이물질 또는 물들이 차 있으면 침투제가 침투할 수 없어 좋은 시험결과를 얻을 수 없다.
② 시험표면이 너무 거칠거 나 기공이 많으면 허위지 시모양을 만든다.
③ 시험표면이 침투제 등과 반응하여 손상을 입는 제 품은 검사할 수 없다.
④ 주변환경 특히 온도에 민 감하여 제약을 받는다.
⑤ 후처리가 종종 요구된다.
⑥ 침투제가 오염되기 쉽다.
① 표면아래 깊은 곳에 있는 결함의 검출이 곤란하다.
이것은 표피 효과 때문이 며, 낮은 주파수를 이용 하면 개선되지만 적용시 충분히 검토해야 한다.
② 검사로 얻은 지시에서 직 접적으로 결함의 종류, 형상등을 판별하기 어렵 다.
③ 검사 대상 이외의 재료적 인자의 영향에 의한 잡음 이 검사의 방해가 되는 경우가 있다.
④ 지시는 시험코일이 적용 되는 전영역의 적분치가 얻어지므로, 관통형 코일 의 경우 관의 원주상 어 느 위치에 결함이 있는지 를 알 수 없다. 한편 프 로브 코일은 적용 영역이 좁기 때문에 판상의 시험 체를 탐상하려면 전면주 사를 해야 한다.
⑤ 검사의 숙련도가 요구된 다.
⑥ 강자성 금속에 적용이 어 렵다.
적 용 범 위
두꺼운 시험체일 경우 고강 도감사선 및 장시간 노출시 간이 필요함.각도에 영향을 많이 받으며,Microporosity 및 Microfissure 는 검출하기 어 려움
*이동용장치(300kvp):75mm 이하
표면이 거칠거나 기공이 많 을 경우 탐상이 어렵고,내부 온도가 고온일경우 탐상이 어려움
SUS(Austenite)등 비자성체를 제외한 모든 자성체가 가능 함
모두 가능하나 표면이 거칠 거나 기공이 많을 시엔 불가 능함
강자성금속외 비자성체의 모든 금속에 적용이 가능함.
■ 기타 비 파 괴 검 사 법
구 분 Item 방 법 종 류
Bubble Test 시험편 한쪽을 가압 또는 진공으로 만들어 시험면과 반대면과의 압력차를 생기게하여 기체의 누설을 시험면에 도포된 발포액의 기포발생을 관찰하여 누설개소를 관찰하는 방법
가압법 진공법
방치방법 누설시험 시험체를 가압 또는 감압해 일정시간 경과후 압력변화에 의한 누설량 측정하 는 방법
가압법 감압법 암모니아 누설시험 시험체 내로 암모니아 가스를 넣어 시험체 외부에서 누설되는 미량의 암모니
아 가스에 의해 시험체 표면에 적용된 검사체(Phenolphtalein)가 화학반응하여 황색에서 청자색으로 변화하므로 이것을 관찰하여 누설개소를 검출하는 방법.
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할로겐 누설시험 Search gas 로 Halogen 계(염소, 불소, 아이오다인, 브로마인 )가스를 사용하여 누설기체중의 할로겐계 가스를 할로겐 누설 검출기를 사용해 검지하는 방법.
프로브법 적분법 헬륨 누설시험 헬륨가스와 질량분석계형 헬륨누설검출기를 사용하여 누설량과 누설개소를
검지하는 누설시험법으로 매우 미세한 누설 10-11Pam3/sec 정도의 누설을 검출.(JIS Z 2331)하는 시험방법
Spray 법/ 진공외폭법 진공적분법/ 흡입법 / 침적법 가압적분법/ 흡관법/ 진공용기법 수침법 작은 부품 예를 들면 자동화 타이어 등을 시험수조에 담근 후 내부로부터의
기체 누설에 의한 기포를 관찰하는 방법
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수압법 시험체 내부를 물로 채워 일정압력 유지후, 압력차를 관찰하는 방법 -
침투액법 적색 또는 형광침투액을 시험체 내측(또는 외측)에 도포하고 반대측에서 현상 제를 적용후 가압하여 현상되는 것을 관찰하는 방법
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Leak Test
RI 이용 누설시험 - 방사성 동위원소가 포함된 검사액을 검사체에 채운 후, 적절한 압력 을 가하여 일정시간 경과후 검사액을 배출, Fresh water 로 세척한 후 방사선 검출기를 사용하여 누설부위에 축적되어 있는 검사액을 찾아 내는 방법.
- 작은 부품들은 Krypton 85 가 들어있는 Chamber 에 넣은 후 가압한후 부품을 꺼내어 Air Washing 을 실시한다. 이때 누설부위에는
Krypton85 가 들어 있으므로 Krypton counter 로 측정검출하는 방법.
Na2 를 물에 타서 사용 (반감기 15 시간)
Kr85 를 Air 와 Mix 해서 사용
Accoustic Emission
AE 란 재료가 변형을 시작함과 동시에 발생되는 탄성에너지를 말한다.
AE Signal 의 Monitoring 을 통해서 압력용기의 Crack 증가와 비균일성을 측정 하는 방법
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