침투탐상검사 (PT)

1. 침투탐상검사란?

시험체 표면에 침투액을 적용하여 불연속부에 침투시켜, 현상제를 적용하여 불연속부에 침투해 있던 침투액을 표면 밖으로 나오게 하여 표면 불연속부의 위치, 크기 및 지시모양을 검출하는 비파괴검사 방법이다.

 

2. 침투탐상검사의 원리

1) 모세관 현상

: 침투액을 결함부에 적용시키는 기본원리로, 액체 속에 폭이 넓고 길다란 관을 넣었을 때, 관 내부의 액체 표면이 관 외부의 액체표면보다 높거나 낮아지는 현상을 말한다.

2) 모세관 현상을 결정하는 요인

①응집력 ②점착력 ③표면장력 ④점성

 

 

3. 침투탐상검사 장점

1) 시험방법이 가장 간단하다.

2) 고도의 숙련기술이 요구되지 않는다.

3) 제품의 크기, 형상 등에 구애 받지 않는다.

4) 국부적 시험이 가능하다.

5) 미세한 균열의 탐상이 가능하다.

4) 비교적 비용이 저렴하다.

7) 판독이 비교적 용이하다.

8) 거의 모든 재료에 적용된다.

 

3. 침투탐상검사 단점

1) 시험체의 표면이 열려 있어야 한다. (=> 개구부에 기름, 구리스 등의 제거가 필요하다.)

2) 시험체의 표면이 너무 거칠거나 기공이 많으면 허위지시 모양을 나타낸다.

3) 시험체의 표면이 침투제와 반응을 하면 검사를 할 수 가 없다.

4) 주변 온도에 영향을 받는다.

5) 후처리가 종종 요구된다.

6) 침투제가 오염되기 쉽다.

 

4. 침투탐상검사 탐상제 및 결함

 

 

 

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자분탐상검사 (MT)

 

1. 자분탐상검사란?

강자성체의 표면 또는 표면직하에 존재하는 불연속부를 검출하기 위해 시험체를 자화시키고, 그 표면 위에 자분을 적용하여 자속이 누설되는 곳을 검출하여 불연속부 여부 및 위치를 찾아내는 비파괴검사 방법이다.

                          

 

2. 자분탐상검사 장점

1) 표면 균열검사에 적합하다.

2) 작업이 신속 간단하다.

3) 결함모양이 표면에 직접 나타나 육안으로 확인가능하다.

4) 검사자가 쉽게 배울 수 있다.

5) 시험체의 크기, 형상에 구애받지 않는다.

6) 정밀한 표면처리가 요구되지 않는다.

7) 얇은 도장, 도금 등에도 탐상이 가능하다.

8) 작업비가 비교적 저렴하다.

 

3. 자분탐상검사 장점

1) 강자성체의 재료에 제한된다.

2) 내부검사가 불가능하다.

3) 불연속부의 위치가 자속의 방향과 수직이어야 한다.

4) 탈자가 요구되는 경우가 있다.

5) 특이한 형상에는 탐상이 까다롭다.

6) 대형 주조물 등에는 높은 대전류가 요구된다.

7) 나타난 지시모양의 판독에 대해 경험과 숙련이 요구된다.

 

4. 자분탐상검사 장비

                 그림. 요크 (Yoke) 장비

 

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초음파탐상검사 (UT)

 

1. 초음파탐성검사란?

초음파를 시험체 내로 전달하여 내부에 존재하는 불연속부를 검출하는 방법으로, 시험체 내의 불연속부로부터 반사되는 초음파의 에너지량, 반사되어 되돌아올때까지의 시간, 초음파가 시험체를 투과할 때 감쇠되는 양의 차이를 표준자료와 비교하여 결함의 위치 및 크기 등을 측정하는 비파괴검사 시험이다

 

 

2. 초음파탐상검사의 장점

1) 침투력이 매우 높아 두꺼운 단면의 결함을 용이하게 검출할 수 있다.

2) 감도가 매우 높아 미세한 결험의 검출도 가능하다.

3) 결함으로부터 즉시 검사결과를 확인할 수 있다.

4) 검사를 위해 시험체의 한면만 이용 가능하다.

5) 내부 불연속의 위치, 크기, 방향 및 모양을 알 수 있다.

6) 방사선투과시험과 달리 안전에 대한 장해가 없다.

7) 휴대용으로 간편하다.

 

3. 초음파탐상검사의 단점

1) 수동탐상으로 수력된 기술자가 요구된다.

2) 광범위한 기술적 지식이 절차서 작성에 요구된다.

3) 표면이 매우 거칠거나 모양이 불규칙 할 경우에 적용이 어렵다.

4) 내부조직의 입도가 크고 기포가 많은 경우에 탐상이 곤란하다.

5) 접촉매질이 필요하다.

6) 표준시험편이 필요하다.

 

4. 초음파탐상검사 장비

 

 

 

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방사선투과시험(RT)

 

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

 

 

 

 

 

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IQI (투과도계)란?

 

1. 정의
- IQI는 투과도계라 불리며, 촬영된 투과사진으로 감도, RT 검사방법의 적합성을 확인하기 위해 사용하는 시험편으로 상질지시기 (Image Quality Indicator)라 한다. 즉, 촬영한 필름의 상질이 요구하는 기준 이상이 되었는 지를 판단하는 기준이다.

>> 참조 ASME Sec. V Articel

 

 

 

 

2. 세부사항

- RT Report 표지에 IQI /ID No (투과도계) 란 것이 언급되어 있으며, 1A~1D까지 표기가 된다.

- 모재의 두께에 따라 1A, 1B, 1C, 1D로 구분되며, Wire Number는 Tabe. T-276 에서 확인이 가능하다.

- 투과도계 감도기준선에 따라 RT필름을 검토 시,  Wire 기준선 숫자에 대해 확인이 되지 않을 경우, ASME 코드에 위배되므로 확인이 필요하다.

 

 

3. 위치에 따른 분류

- IQI의 셋팅위치에 따라 Source Side & Film Sile로 구분된다.

- 대부분의 경우에 Source Side로 셋팅이되며, 아래의 그림과 같이 시험편의 용접부를 기준으로 외부에 Film을 부착하고, IQI는 내부에 부착한다. 이 경우, RT 방사선 Source가 내부에 설치되므로 "Source Side"라 한다.

- 만약, 기기의 구조상 Source Side에 IQI를 부착할 수 없는 경우에 RT Film과 겹쳐서 외부 용접부에 부착하며, 이런 경우를 "Film Side"라 한다. 이중투과를 해야 하는 경우로 IQI를 내부에 부착하기 힘든 경우가 이에 해당한다.

 


 

 

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Hardness Test (경도시험)


Hardness Test (경도시험)


① 경도 (단단함)란 물질의 단단함, 부드러움의 정도를 가리키는 양으로 물리적 정의는 어렵지만 재료의 소성변형에 대한 저항의 크기라고 생각할 수 있다. 일반적으로 시료에 그 물질보다 단단한 다른 물체로 밀어 누르거나 또는 긁을 때에 나타나는 저항으로 측정한다.

 

② 단단함을 재기 위해서는 여러 가지 방법이 있지만 크게 나누면 다음과 같다.
1) 압입 경도 
2) 반발 경도
3) 긁기 경도

 

WHAT IS HARDNESS?

- 금속핸드북에서는 소성변형에 대한 금속의 저항으로 "hardness"를 정의한다. 그러나, 이 용어는 단단함, temper(?), 마모 또는 절단, 긁힘에 대한 저항으로도 정의된다.  이것은 부하가 적용되었을 때, 변형 (구부림, 깨짐, 형체의 변화)이 영구적으로 저항하는 능력을 주는 금속의 특성이다. 금속의 경도보다도 더 큰 저항은, 변형을 가지게 한다. 야금경도는 소성 변형 저항에 대한 자재의 능력으로 정의된다. 광물학에서, 공통적으로 묘사되는 특성은 다른 물질에 의해 긁혀짐에 대한 저항이다.

 

③ Hardness 측정법

 

HARDNESS MEASUREMENT METHODS

- 금속산업에서 Hardess test에는 세가지 시험방법인 브리넬 테스트, 록크웰 테스트 그리고 비커스 테스트가 있다. 야금 최대 강도와 경도가 다소 비슷하기 때문에, 일반적으로 강한 금속이 단단한 금속이라고 여겨질 수 있다.금속의 경도를 측정하는 경도시험의 세가지 방식은 변형이 되지 않는 ball 또는 cone의 침투에 대한 금속의 저항을 결정하는 것이다. 이러한 테스트는 특정한 시간 내에 주어진 하중 아래에서, 이런 ball or cone이 금속으로 내려앉는 깊이에 의해 결정된다. 아래는 오늘날의 기술에서 사용되는 가장 공통적인 경도시험방식이다 : 

 

 1. Rockwell hardness test 

 2. Brinell hardness

 3. Vickers

 4. knoop hardness 

 5. Shore

 

Brinell Hardness Test (화공기기 제조업에서 주로 사용하는 Hardness 측정법)

- Brinell Hardness는 자재의 표면에 특정 하중 아래 직경의 단단한 또는 탄화물의 강제적인 힘으로, 남겨진(or 찍혀진) 원형의 직경을을 측정하여 결정된다. Brinell hardness number 또는 Brinell number는 남겨진 (or 찍힌 자국)의  ㎟ 로 실제 표면적에 kilogram으로 사용되는 하중에 의해 얻어진다.

 

BHN은 아래의 공식에 의해 계산되어진다.

 

 
 


BHN = the Brinell hardness number 
F = the imposed load in kg 
D = the diameter of the spherical indenter in mm 
Di = diameter of the resulting indenter impression in mm 


>> 경도시험의 종류

1. Brinell 시험
가장 오래된 경도 측정 방법. 금속구를 (steel ball)을 사용한다. 금속구로 재료의 표면을 특정하중(12.6 kg, 27.8 lb)를 가하여 누르면 구형태의 압흔이 생긴다. 이 압흔의 직경을 측정한 후, 하중을 그 영구 오목부의 표면적으로 나누면 값으로 Brinell Harness Number (BHN)가 얻어지는데... 재료가 단단하면 단단할 수록 압혼의 크기는 작아지고 BHN은 커진다.
금속과 같이 연성이 있는 물질의 경도를 측정하는데... 주로 이용되지만, 유리, 치과용 도재같이 깨지기 쉬운 물질이거나 고무같이 큰 금속과 같이 연성이 있는 물질의 정확한 경도 측정은 어렵다. 또한 압흔의 크기, 시험 하중도 다른 경도 시험법에 비해 크기 때문에 얇은 부품, 특히 표면만의 경도를 알고자 하는 경우에는 적합하지 않으며 주물제품 등 비교적 균일하고 현상이 큰 재료의 경도측정에 주로 사용된다.


2. Rockwell 시험
Brinell 시험과 비슷한 금속구를 사용하거나, 원뿔형의 다이아몬드를 사용한다. 전잔즌 Rockwell 경도값 B스케일, 후자는 C스케일이라고 한다. 경도의 평가는 압흔의 직경이 아닌 깊이로 측정된다. 두 단계로 측정이 이루어지는게 주인데, 첫 단계에서 미리 10 kg의 초하중 (primary load)으로 접촉시켜 표면상에 존재할지도 모르는 결함의 영향을 없앤다. 두 번째 단계에서 주하중 (major load)를 눌러 자국을 더 깊어지게 하고, 그 후 주하중과 초하중의 압흔의 깊이의 차이로 경도를 평가한다. 평가는 기구의 숫자계기에 나타난 수를 직접 읽으면 된다. Rockwell 시험은 여러 하중 조건에 따라 각기 다른  종류의 압흔이 사용되므로 넓은 범위의 경도값이 정확하게 측정된다. 이 시험법은 Brinell 시험법보다 자국을 적게 내고 더 얇은 시편을 측정할 수 있다. 그러나 그 만큼 시편의 표면은 Brinell의 경우보다 더 평평해야 한다. 연질 밀 경질재료의 금속에 폭 넓게 사용되며, 작동이 간편하고 고정도를 유지하는 시험방법으로 신속한 시험을 할 수 있다.


3. Vickers 시험 (또는 136도 Dimond Pyramid)
Brinell 시험과 동일한 원리를 이용하는데, 금속구 대신 피라미드 형태의 다이아몬드를 사용하며, BHN과 같이 하중을 오목부 압흔의 표면적으로 나눠 VHN (Vickers Hardness Number)를 결정한다. 이러한 정사각뿍 모양의 다이아몬드 압자를 갖춘 Vickers 경도시험기는 하중이 작든 크든 거의 같은 결과가 얻어진다.
Brinell 시험법으로는 측정할 수 없는 매우 단단한 재료의 정밀한 경도를 측정할 수 있으며 깨지기 쉬운 재료의 경도를 결정하는데 적당하므로 치아 조직의 경도를 측정하는데 쓰인다. 하지만 고도로 탄력성을 나타내는 재료의 경우에는 Brinell 시험에서와 같은 문제가 생긴다. ADA 규격에서 치과 주조용 금합금의 경도측정을 위해 사용된다.


4. Knoop 시험
치과 영역에서 널리 쓰이는 시험이다. 압흔의 형태는 다이아몬드꼴 또는 마름모꼴이며, KHN (Knoop Hardness Number)는 압흔에서 장측이 긴쪽을 측정한다. 가로 방향으로는 길고 세로방향으로는 짧은데, 탄력이 있는 재료는 물론이고 깨어지기 쉬웅ㄴ 재료의 경도 측정에도 이용된다.
이러한 시험들은 치과 재료의 성질을 평가함에 있어서 매우 중요하다. BHN이나 KHN은 치과용 금합금의 인장강도와 비례 한계에 직접적인 관린이 있다. 또한 경도값을 알면 합금을 파괴시키지 않고도 강도를 추정할 수 있다.


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