플랜트 자료정리

1. 방사선 투과시험이란?

방사선투과검사는 병원에서 X-ray 검사로 우리 몸의 이상유무를 검사하는 것과 같은 원리를 가진다. 강이나 기타 재질에 대하여 χ선이나 γ선을 시험체에 투과하여 시험체가 가지는 밀도차에 의해 내부에 존재하는 불연속 (결함)을 검출하는 데 적용한다. 시험체의 밀도차에 따른 방사선 양이 RT 필름상에 검고 어둡운 상으로 나타나는 정도를 검사기준에 따라 관찰하는 비파괴검사 방법 중 하나이다.

2. 방사선 투과시험의 장점

1) 거의 모든 재질에 대해 적용이 가능하다.

2) 검사결과는 RT필름으로 영구보존이 가능하다.

3) 결함의 크기 및 종류의 검출이 용이하다. 

3. 방사선 투과시험의 단점

1) 방사선 노출에 따른 안전관리의 문제가 발생한다.

2) 미세한 표면결함 및 결함의 깊이를 측정하기 어렵다.

3) 시험체의 형상이 복잡한 경우에 적용하기 어렵다.

4) 검사비용이 많이 든다.

4. 방사선 투과시험의 특징

1) χ선이나 γ선은 동일종류의 방사선이다.

2) 무게나 질량이 없는 에너지 파형으로 전자기 방사선이다.

3) 육안 또는 감각으로 탐지할 수 없다.

4) 인체에 장해를 줄 수 있으므로 안전관리에 유의해야 한다.

5) 매우 짧은 파장과 매우 높은 주파수를 갖는다.

6) 주어진 방사선 동위원소는 일정한 에너지를 방출하고 이 에너지는 침투능력을 결정한다.

7) γ선의 에너지는 동위원소의 종류에 의해 결정되고 강도는 퀴리의 강도에 따라 결정된다.

5. 방사선 촬영장비 및 RT 필름 판독기

1. 금속은 어떻게 변형이 되는가?

만약 금속에서의 전위가 움직일 수 없다면 소성변형은 일어나지 않는다. 즉, 재료가 변형이 되기 위해서는 전위운동이 필수적인 요소이다.

위의 그림과 같이 금속에 작은 하중 (또는 응력)을 가하면, 탄성한계를 넘어서지 않는 한도 내에서 하중을 없애면 전위는 원래의 위치로 복원된다. 이 현상을 탄성변형이라 한다.

하지만 위의 그림과 같이 금속에 큰 하중을 가하게 되면 (탄성한도를 넘어서는) 소성변형이 생기는데... 이때 한개의 Edge 전위가 Slip 면에서 벗어나 Half Plane (Slip Plane의 절반)을 유지하면서 이웃면으로 미끄러져 나간다. => 소성변형은 이 Slip에 의해 생긴다.

전위의 이동방향은 응력방향과 동일하며, 전위는 Slip 면과 수직인 Slip 방향으로 움직인다.

2. 슬립계 (Slip System)

1) 슬립면 (Slip Plane): Slip이 가장 잘 일어나는 면 (전위가 쉽게 움직이는 면)

2) 슬립방향 (Slip Direction) : 전위의 운동방향

>> FCC 금속의 경우에 슬립면은 4개 및 슬립방향은 3개로 슬립계는 총 12개이다. 

3. 금속의 종류에 따른 Slip System

1. 파괴

1) 연성파괴 (Ductile Fracture) : 파괴가 될 때까지 소성변형이 크고, 파괴 전에 국부적인 단면 수축이 생기는 위치에서 파단된다. 

2) 취성파괴 (Brittle Fracture) : 단면수축이 거의 없이 돌연 파괴되면서 분리된다.

2. 응력-변형률 곡선에서의 비교

3. 연성파괴 & 취성파괴 비교

(a) 연성파괴 : 연성파괴의 특성을 가지는 시편에 인장응력을 가하는 경우, 아래의 그림과 같이 최대 응력값에서 네킹과 국부수축으로 인한 기공이 형성된다. 그리고 이들 기공이 성장하거나 합쳐져서 균열에 형성되는 단계에 이른다. 이 후 균열이 증가하여 인장축 대비 45도 정도 기울어지는 방향으로 파단된다.

(b) 취성파괴 : 취성파괴에 의해 생기는 파단면은 파단 부근에서 소성변형이 거의 없고 파단면이 인장응력에 작용하는 방향과 수직이다.

1) 탄성영역 : 하중을 제거시키면 시편의 원래 길이로 회복되는 구간을 말한다. 탄성영역에서 응력과 변형율 사이에 비례관계가 성립되며, 이것을 보통 Hook의 법칙이라 한다.

(후크의 법칙이란? 고체에 힘을가해 변형시키는 경우, 힘의 크기가 어떤 한도를 넘지않는한 변형의 양은 힘의 크기에 비례한다는 법칙)

2) 소성영역 :  재료를 탄성영역 이상으로 인장력을 주게 되면 하중을 제거해도 원래 (최초)의 길이로 회복되지 못하는 구간을 말한다.

7. 네킹 (Necking)

인장응력이 최대가 되는 곳에서 시편 단면이 급격히 작아지는 현상을 네킹 (Necking) 이라 한다. 이때부터 공칭응력은 감소하지만 시편의 단면적이 감소하여 단위면적당의 응력이라 할 수 있는 진응력은 상승한다. 

1. 용접결함이란?

: 용접부에 생긴 외관상 및 성능상으로 불만족으로 보이는 각종 결함을 지칭한다. 루트부가 용입되지 않는 용입부족, 개선면이나 층사이가 용해되지 않는 융합불량, 균열 및 슬래그 등이 있다.

2. 용입불량 (Imcomplete Penetration)

1) 발생원인

- Root Gap이 좁다.

- 용접속도가 너무 빠를때

- 용접전류가 낮을 때

2) 방지대책

- 홈각도를 크게 하거나, Root 간격을 넓힌다.

- 용접속도를 늦춘다.

- 용접전류를 약간 높인다.

3. 언더컷 (Undercut)

1) 발생원인

- 전류가 너무 높을때

- 아크 길이가 너무 길때

- 용접속도가 너무 빠를때

- 부적당한 용접봉 사용 시

2) 방지대책

- 전류를 낮춘다

- 짧은 아크길이로 유지한다.

- 용접속도를 낮추고 운봉을 주의한다.

- 목적에 맞는 용접봉 선정

4. 오버랩 (Overlap)

1) 발생원인

- 전류가 너무 낮을때

- 용접속도가 너무 느릴때

- 운방방법 (용접봉 취급) 불량

2) 방지대책

- 전류를 적정수준으로 맞춘다.

- 용접속도를 약간 높인다.

- 안정된 운봉방법을 택한다.

5. 기공 (Porosity)

1) 발생원인

- 용접봉에 습기가 많을때

- 용접부가 급랭될때

- 이음부에 오일, 페인트 등이 있을 때

- 아크 분위기 속에 수소, 산소, 일산화탄소가 많을때

2) 방지대책

- 잘 건조된 용접봉을 사용한다.

- 후열로 냉각속도를 늦춘다.

- 이음부 청소를 잘한다.

- 저수소계 용접봉을 사용한다.

6. 융합불량 (Incomplete of fusion)

1) 발생원인

- 용접속도가 너무 빠르다

- 용접전류가 낮을 때

2) 방지대책

- 용접속도를 늦춘다.

- 용접전류를 약간 높인다.

7. 슬래그 혼입 (Slag Inclusion)

1) 발생원인

- 슬래그 제거가 불완전했을 때

- 전류가 낮거나 운봉속도가 너무 느릴때

- 용접봉의 각도 부정확할 때

- 슬래그가 용융지보다 앞설때

2) 방지대책

- 슬래그 및 불순물 제거 확실하게 한다.

- 전류를 약간 높인다.

- 용접봉의 유지각도를 낮춘다.

- 아크의 힘에 의해 뒤로 밀리거나 진행방향쪽이 낮아서 슬래그가 앞서는 경우 모재의 각도를 조절한다.

8. 그 외의 용접결함들

1) Cluster Porosity : 용접부위에 기름이나 구리스 등의 이물질이 묻어있는 상태에서 용접을 진행할 경우에 발생한다.

2) Internal concavity or suck back : 초층이 이후 층의 용접과정에서 발생하는 응고 수축에 의해 빨려 들어간 현상이다.

3) Offset Mimatch : 용접 전, 취부상태가 불량할 경우에 Root Joint 부위의 Mis-alignment에 의해 발생된다.

4) Excess Weld Reinforcement : 용접이 과다할 때 발생한다.

5) Crack : 용접부에 갈라짐 현상이 발생하는 용접결함이다.

6) Burn Through : 입열이 높거나 국부적인 과열에 의해 녹아서 흘러내린 현상이다.