비파괴시험과 그 종류
비파괴시험은 제품을 파괴하지 않고 재질, 성능, 상태, 결함의 유무 확인 등의 검사를 할 수 있는 방법입니다.
비파괴시험은 물리적 현상의 원리를 이용하여 검사할 대상물을 손상시키지 않고, 그 대상물에 존재하는 불완전성을 조사하고 판단하는 기술적 행위입니다.
비파괴시험은 검사 중 제품을 손상시키지 않으므로 재료의 건전성을 평가하는데 시간과 비용을 절약할 수 있는 우수한 기술입니다.
비파괴시험의 종류에는 다음이 있습니다:
- 방사선투과검사(RT)
- 초음파탐상검사(UT)
- 자분탐상검사(MT)
- 침투탐상검사(PT)
- 와전류탐상검사(ECT)
- 누설검사(LT)
- 육안검사(VT)
- 음향방출검사(AET)
- 적외선탐상검사(TT, IT)
1. 방사선 투과검사(RT, Radiographic Testing)
방사선 투과시험은 비파괴검사 방법 중 하나로, 강이나 기타 재질에 방사선과 필름을 이용해 시험체의 내부에 존재하는 불연속(결함)을 검출하는 검사입니다.
방사선 투과시험은 시험체 뒤에 필름을 부착시킨 후 방사선으로 촬영하고, 필름 현상과정을 통해 영구적인 상을 얻어 이를 관찰하는 방식입니다. 방사선 투과시험은 병원에서 X-ray 검사로 우리 몸의 이상 유무를 검사하는 것과 같은 원리를 가지고 있습니다.
방사선 투과시험은 X선, γ(감마)선 등의 방사선을 투과하여 시편 반대편의 필름에 감광시켜 결함을 검출합니다. 방사선을 시험체에 조사하였을 때 투과된 방사선의 강도의 변화, 즉 건전부와 결함부의 투과선량의 차이에 의한 필름상의 농도 차이를 이용하여 결함을 검출합니다.
2. 초음파탐상검사(UT, Ultrasonic Testing)
초음파탐상검사(UT)는 비파괴검사 기법으로, 시험 대상체에 초음파를 전달하여 내부에 존재하는 불연속으로부터 반사한 초음파의 에너지, 초음파의 진행시간 등을 CRT Screen에 표시, 분석하여 시험체의 건전성을 평가할 수 있습니다.
초음파탐상검사의 원리는 탐촉자로 부터 보통 1~10MHz의 초음파 펄스를 시험재료에 입사시켰을 때 내부에 결함이 있으면 그곳에서 반사되어 돌아오는 초음파(에코:반항)가 탐촉자에 수신되는 원리를 이용합니다.
초음파탐상검사는 주로 내부 결함의 크기와 위치등을 비파괴적으로 조사하는 방법입니다. 균열 등 면상결함의 검출능력이 방사선투과검사보다 우수합니다.
초음파탐상검사는 배관검사에서는 주로 0.5 ~15MHz 인 탐상기를 주로 사용합니다.
3. 자분탐상검사(MT, Magnetic Particle Testing)
자분탐상시험은 강자성체 재료의 표면과 표면 아래의 불연속부를 검출하는 비파괴검사 기법입니다. 자분탐상시험은 철, 니켈, 코발트 및 관련 합금과 같은 강자성체 재료에 적용할 수 있습니다.
자분탐상시험의 원리는 다음과 같습니다.
- 자석을 가까이 대었을 때 자석에 흡착되는 재료를 강자성체라고 합니다.
- 강자성체인 시험체를 자화시키면 시험체 조직의 변화 또는 결함이 존재하는 경우에는 이로 인해 시험체에 형성된 자장의 연속성이 끊어집니다.
- 자분탐상시험에서는 우선 강자성체인 시험체 내에 자속을 충분히 흐르게 해야 합니다.
- 표면 바로 아래의 불연속을 검출할 수 있지만, 깊이에 따라 탐상 감도는 급격하게 감소합니다.
4. 침투탐상검사(PT, Penetrant Testing)
침투탐상검사(PT)는 철강재료, 비철재료, 플라스틱, 세라믹 등 재질에 상관없이 표면에 열려있는 균열과 같은 불연속부를 검사할 수 있는 비파괴검사 기법입니다.
침투탐상검사는 검사물의 표면검사의 한 방법으로, 재질에 상관없이 피검사체의 표면에 침투액을 도포한 후 일정시간 이후에 용제 또는 물로써 침투액을 제거하여 검사체 표면을 닦아낸 다음 현상액을 도표합니다.
침투액을 결함이 예상되는 부위에 직접 또는 솔질 등 방법으로 골고루 뿌려줍니다. 결함 이외에 묻은 남은 침투액을 제거하는 과정을 거친 후, 백색 현상 분말을 분사, 모세관 현상을 이용하여 결함의 침투액을 추출하여 확대된 지시 모양을 얻는 과정을 거칩니다.
관찰방법에 따라 염색침투탐상검사와 형광침투탐상검사로 분류됩니다:
- 염색침투탐상검사: 적색염료를 포함하고 있는 침투제를 사용하는 방법으로, 자연광 또는 백색광 하에서 관찰하면 흰색의 현상제 위에서 적색의 결함지시 모양을 관찰하는 방법입니다.
- 형광침투탐상검사: 자외선 하에서 관찰합니다.
5. 와전류탐상검사(ECT, Eddy current testing)
와전류탐상검사(ECT)는 전자기유도 현상을 이용하여 전도체의 표면 및 표면 하 불연속부를 검출할 수 있는 비파괴검사 기법입니다. 와전류탐상검사는 와전류의 변화를 이용하여 결함을 검출하는 시험방법입니다.
와전류탐상검사는 와전류 배열(ECA)이라는 형태도 있습니다. 와전류 배열은 검사 프로브에서 서로 나란히 정렬된 와전류 코일을 전자적으로 구동하는 방식입니다.
와전류탐상검사는 시험장비가 고가입니다. 또한 관통형Coil의 경우 관의 원주상 어디에 결함이 있는지 알 수 없다는 단점이 있습니다.
6. 누설검사(LT, Leak Testing)
누설검사는 비파괴검사의 한 방법으로, 탱크나 용기 등의 기밀, 수밀, 유밀을 검사하는 시험입니다.
누설검사는 시험체 내부와 외부의 압력차를 이용해 유체의 누출, 유입 여부를 검사하거나 유출량을 검출하는 방법입니다. 누설검사는 검사 속도가 빠르고 비용이 적게 들 수 있습니다.
누설검사에는 암모니아, 할로겐, 헬륨 등의 기체 또는 물을 이용합니다.
누설검사는 기체나 액체가 들어있는 밀봉용기나 저장시스템 또는 배관 등에서 내용물의 유체가 새거나 외부에서 다른 유체가 유입되는 것을 누설이라고 합니다.
7. 육안검사(VT, Visual Testing)
육안검사는 비파괴검사의 기본이 되는 검사 기법으로, 인간의 육안을 이용하여 대상의 표면에 존재하는 결함이나 이상을 확인하는 검사입니다.
육안검사는 비파괴검사 방법 중 자주 사용되는 방법 중 하나로, 재료, 제품 또는 구조물을 직접 또는 간접적으로 관찰하여 검사합니다.
8. 음향방출검사(AET, Acoustic Emission Testing)
음향방출검사(AET, Acoustic Emission Testing)는 시험체를 파괴하지 않고 재질, 성능, 상태, 결함의 유무를 확인하는 비파괴검사법입니다.
음향방출검사는 대상체의 변형, 균열, 누설 또는 파괴 시에 발생하는 탄성파를 음향방출 센서를 이용하여 손상 정도를 측정하는 검사입니다. 하중을 받고 있는 재료의 결함부에서 발출되는 응력파를 수신하는 검사이기도 합니다.
시험체에 복수의 AE센서를 설치하고 균열발생 위치를 추정하는 동시에 수신파의 파형 해석으로 균열의 형태나 정도 등의 많은 정보를 해석할 수 있습니다.
AE기술이 널리 보급되려면 이에 대한 법규 정비도 필요합니다.
9. 적외선탐상검사 (Thermal/Infrared Testing)
적외선 탐상검사는 시험체에 열을 가하고 시험체에서 나오는 열을 이용하여 검사하는 비파괴검사 방법입니다. 적외선 열화상에 의한 비파괴검사는 주어진 표면을 따라 온도에 관련된 열패턴의 평가를 통한 정기적인 비접촉, 비파괴시험입니다.
적외선 탐상검사는 시험부 표층부에서 방사되는 적외선을 전기신호로 변환하여 시험체 표층부 결함이나 접합이 불완전한 부분에서 방사되는 적외선을 감지합니다.
마무리
오늘은 비파괴검사란 무엇이며, 비파괴검사의 종류에 대해 알아보았습니다.
이러한 시험들을 통해 금속 내부의 결함이나 변형을 파악할 수 있습니다.
특히 초음파시험은 내부결함의 크기와 위치를 정확하게 파악할 수 있고, 자기분말검사는 표면과 가까운 위치의 매우 미세한 결함도 검출할 수 있습니다. 복사선 시험도 결함을 비교적 정확하게 평가할 수 있는 장점이 있습니다.
이와 같은 다양한 비파괴시험 방법들을 적절히 활용하면 금속 구조물의 결함을 사전에 발견하고 예방할 수 있습니다. 안전성 확보와 수명 연장에 도움을 줄 수 있습니다.