강철의 비파괴 검사

강철의 비파괴 검사

강재의 비파괴 검사(NDT)는 강재, 부품 또는 용접부를 손상시키지 않고 특성을 평가하는 데 사용되는 분석 기술 그룹입니다. NDT 기술은 설계된 작동 조건에서 실패를 유발할 수 있는 내부 및 표면 결함(예:불완전성, 불연속성 및 결함 등)을 감지하고 평가하는 데 사용됩니다. 이러한 내부 및 표면 결함은 강재의 다른 부분에 비해 무결성이 낮은 영역이거나 균열, 공극 및 기타 결함의 존재로 구성될 수 있습니다. NDT는 간접적이지만 유효한 결과를 제공하며 정의에 따라 테스트 개체를 의도된 용도에 맞게 그대로 둡니다.

비파괴 검사(NDE), 비파괴 검사(NDI), 비파괴 평가(NDE)라는 용어도 이러한 테스트 기술에 사용됩니다. NDT 기술로 테스트되는 강재에는 영구적인 변경이 없기 때문에 NDT 기술은 재료 검사에 매우 중요한 것으로 간주됩니다. NDT는 제품 평가, 문제 해결 및 조사에 소요되는 비용과 시간을 모두 절약해 줍니다.

NDT 기술은 중요한 기능을 수행하는 매우 전문화된 유형의 작업을 구성합니다. 이러한 기술은 육안으로 검사하기 어렵거나 불가능한 강철 부품 영역을 평가하기 위해 정교한 장비와 방법을 사용하는 고도로 전문화되고 자격을 갖춘 기술자의 서비스가 필요합니다.

NDT 기술은 제조 및 제작 과정에서 발생하는 결함과 철강 구성요소를 서비스하는 동안 발생하는 결함을 감지하는 데 사용됩니다. 그러나 NDT로 구성 요소를 검사하여 가능한 모든 결함을 감지하는 것은 불가능합니다. 또한 NDT에서 검출되는 것은 결함이 아니라 물리적 특성의 변형(초음파에 대한 감쇠 또는 전기 전도도 등)과 같은 재료에 대한 결과적인 영향입니다. NDT 기술은 직접적인 정보를 제공하는 것이 아니라 해석해야 하는 간접적인 정보를 제공합니다. 일부 NDT 기술은 다른 기술보다 더 직접적이고 정확합니다.

강재, 부품 또는 용접부를 평가하는 데 사용할 수 있는 다양한 NDT 기술이 있습니다. 모든 NDT 기술은 다음을 포함하는 몇 가지 공통 요소를 공유합니다.

• 탐사 에너지의 원천이나 일종의 탐색 매체가 있습니다.
• 프로빙 매체를 변경하거나 변경해야 하는 불연속성이 있습니다.
• 변화를 감지하는 몇 가지 방법이 있습니다.
• 변경 사항을 표시하는 몇 가지 방법이 있습니다.
• 해석을 할 수 있도록 이 표시를 관찰 및/또는 기록하는 몇 가지 방법이 있습니다.

주어진 애플리케이션에 대한 NDT 기술의 적합성은 위의 요소를 고려하여 결정됩니다. 탐침 에너지 또는 탐침 매체의 소스는 시험 대상에 적합해야 하며 결함 또는 불연속성을 감지하는 데 적합해야 합니다. 존재하는 경우 결함 또는 불연속성은 프로빙 매체를 어떻게든 수정하거나 변경할 수 있어야 합니다. 일단 변경되면 이러한 변경 사항을 감지할 수 있는 방법이 있어야 합니다. 불연속성에 의한 프로빙 매체에 대한 이러한 변경은 일부 표시를 형성하거나 다른 방식으로 기록되어야 합니다. 마지막으로, 이 표시를 해석하고 불연속성을 분류하기 위해 이 표시를 검토해야 합니다.

여러 NDT 기술이 개발되었으며 각 기술에는 주어진 응용 분야에 어느 정도 적합하도록 하는 장점과 한계가 있습니다. 다양한 NDT 기술을 사용할 수 있으므로 필요한 결과를 제공하는 기술을 선택하는 것이 중요합니다. 재료 또는 구성 요소가 사용하기에 적합하다는 보증을 제공하기 위해 다양한 NDT 기술의 조합을 적용할 수도 있습니다.

강재 및 부품의 비파괴검사 방법에는 여러 가지가 있습니다. 강재, 부품 또는 용접부의 평가에 사용되는 보다 일반적인 비파괴 검사 방법은 (i) 육안 검사, (ii) 염료 침투 검사, (iii) 자분 검사, (iv) 방사선 검사, (v) 초음파 검사, 및 (vi) 와전류 테스트.

육안 검사

육안 검사는 가장 일반적이고 일차적이며 저렴하며 가장 오래된 형태의 NDT 검사입니다. 눈을 사용하여 표면 결함을 감지하는 데 의존하고 특별한 테스트 장비(돋보기와 같은 간단한 보조 장치 제외)가 필요하지 않으며 보다 빠르고 경제적으로 완료할 수 있습니다. 그러나 육안 검사의 주관적인 특성으로 인해 검사 결과의 가변성이 일반적입니다. 눈에 보이지 않는 육안 검사로 이러한 결함을 감지하는 것도 불가능합니다. 육안 검사를 위한 세 가지 기본 요구 사항은 (i) 찾고 있는 불연속성을 볼 수 있는 좋은 시력, (ii) 좋은 조명, 올바른 유형의 빛이 중요, (iii) 경험, 불연속성을 인식할 수 있습니다.

  염료 침투 검사

염료 침투제 검사 방법에서 염료 침투제는 대조적인 배경에 대한 침투 매체의 '블리드 아웃'에 의해 표면 결함을 감지하는 데 사용됩니다. 시험할 강재의 사전 세척된 표면에 침투성 염료를 도포하고 모세관 현상으로 인해 표면 결함이 발생하여 규정된 기간(체류 시간) 동안 방치됩니다. 그런 다음 과잉 침투제를 제거하고 현상액을 도포합니다. 개발자는 모세관 현상을 역전시키고 결함에서 침투제를 끌어옵니다. 결과 표시는 결함의 존재를 나타내어 시각적으로 볼 수 있고 결함을 기술자가 관찰하고 평가할 수 있습니다. 염료 침투 검사 방법은 그림 1과 같습니다.

그림 1 염료 침투 검사

염료 침투제는 (i) 생성된 표시의 유형에 따라 그리고 (ii) 제거 방법으로 분류되는 두 가지 방법이 있습니다. 염료 침투 테스트 결과도 가시성과 형광성의 두 가지 방식으로 표시됩니다. 가시적 침투제 유형은 양호한 백색광 조건에서 볼 때 백색 현상제 배경에 대해 굵은 빨간색 선 또는 변형 표시를 생성합니다. 형광 침투제는 자외선 아래에서 관찰될 때 녹색의 형광 표시를 생성합니다. 인간의 눈은 가시적인 지시보다 형광 지시를 더 쉽게 인지할 수 있기 때문에 형광 침투 검사의 사용은 더 민감한 테스트에 있습니다.

침투제 분류의 두 번째 방법은 과도한 침투제가 테스트 표면에서 제거되는 방식을 기반으로 합니다. 침투제는 물 세척 가능, 용매 제거 가능 또는 사후 유화 가능합니다. 물 세척이 가능한 침투제에는 저압 물 스프레이를 사용하여 침투제가 헹구어질 수 있도록 하는 유화제가 포함되어 있습니다. 용제 제거 침투제는 시험 표면에서 과잉 침투제를 제거하기 위해 용제가 필요합니다. 유화 후 침투제는 침투제 체류 시간 이후에 유화제를 추가하여 제거합니다.

이 공정은 간단하고 다양하며 비용 효율적이며 밝은 색상 또는 형광 염료를 사용하여 더욱 향상시킬 수 있습니다. 유일한 단점은 표면 결함만 감지할 수 있다는 것입니다.

자성 입자 테스트

자분 테스트는 강철과 같은 강자성 재료의 표면 및 약간의 표면 아래 불연속성 또는 결함을 찾는 데 사용됩니다. 자화된 부품에 존재하는 이러한 결함은 자기장(플럭스)이 부품을 떠나게 합니다. 자성 입자가 이 표면에 적용되면 자속 누출에 의해 제자리에 고정되어 시각적 표시를 제공합니다. 자분 테스트의 여러 다른 방법을 사용할 수 있지만 모두 동일한 일반 원칙에 의존합니다. 매우 간단하고 비용 효율적인 프로세스입니다.

자분탐상시험은 시험표면에 자분을 가하여 시험부위에 자기장을 발생시켜 시험한다. 이 과정은 휴대용 자기 요크를 사용하여 현장에서 또는 자기 벤치를 사용하여 상점에서 수행됩니다. 벤치는 많은 양의 작업에 더 효율적입니다.

강철의 자분탐상 시험은 일반적으로 특정 유형의 전자석을 사용하여 수행됩니다. 전자석은 모든 전기 도체와 관련된 자기장이 있다는 원리에 의존합니다. 교류(AC) 또는 직류(DC)를 사용하여 자기장을 유도할 수 있습니다. '표피 효과'로 인해 AC에 의해 생성되는 자기장은 테스트 대상의 표면에서 가장 강합니다. AC는 또한 물체 표면에 더 큰 입자 이동성을 제공하여 물체의 표면이 불규칙하더라도 플럭스 누출 영역을 찾기 위해 물체가 자유롭게 이동할 수 있도록 합니다. DC는 더 큰 관통력을 가진 자기장을 유도하고 표면 불연속성 근처를 감지하는 데 사용할 수 있습니다.

방사선 검사

방사선 검사는 강재를 통과하는 단파장 전자기 복사를 사용하는 기술입니다. 기존의 방사선 촬영 방법은 결함을 감지하기 위해 검사 대상의 방사선 필름에 영구적으로 기록하는 과정입니다. 이것은 전기적으로 생성된 x-선 또는 방사선 소스의 감마선에 테스트 대상을 노출시켜 수행됩니다. 방사선원의 방사선은 물체를 통과하여 방사선 필름에 기록됩니다. 필름이 처리되고 처리된 필름(방사선 사진)은 해당 코드 및 표준에 따라 결함 및 이상을 감지할 수 있는 자격을 갖춘 기술자가 봅니다.

이 기술에 사용된 원리는 두께가 감소하거나 재료 밀도가 더 낮은 영역을 가진 강철 물체가 더 많은 복사선 통과를 허용하므로 더 적은 복사선을 흡수한다는 것입니다. 물질을 통과하여 필름에 도달하는 방사선은 방사선 사진에 그림자 이미지를 형성합니다. 낮은 흡수 영역(슬래그, 공극 및 다공성)은 방사선 사진에서 어두운 영역으로 나타나고 높은 흡수 영역(조밀한 ​​개재물)은 방사선 사진에서 밝은 영역으로 나타납니다.

이 방법으로 쉽게 감지할 수 있는 표면 아래의 불연속성은 보이드, 결함, 금속 및 비금속 개재물, 균열입니다.

최근 방사선 검사의 발전은 고가의 필름과 현상 장비가 필요 없는 디지털 방사선 검사법입니다.

초음파 검사

초음파 검사(UT)는 사람이 들을 수 있는 범위 이상의 고주파 음파(초음파)를 이용하여 강재의 기하학적, 물리적 특성을 측정하는 검사 방법입니다. 이 방법은 결함을 감지하기 위해 전기적으로 생성된 음파를 사용하여 강철 물체를 관통합니다. 음파 반사, 굴절 및 흡수는 해석을 위해 CRT(음극선관) 화면에 표시되고 기록됩니다. 이 프로세스는 정확한 해석을 제공하기 위해 훨씬 더 많은 기술과 경험이 필요합니다.

UT의 주요 이점 중 하나는 진정한 체적 테스트로 간주된다는 것입니다. 결함의 길이와 위치를 결정할 수 있을 뿐만 아니라 발견된 결함 유형에 대한 정보를 운영자에게 제공합니다. UT의 주요 장점은 테스트 중인 재료의 한 면에만 액세스하면 된다는 것입니다. 또 다른 중요한 이점은 UT가 균열 및 불완전 융합과 같은 중요한 평면 불연속성을 감지한다는 것입니다. UT는 사운드 빔에 수직인 불연속성에 가장 민감합니다. 다양한 빔 각도를 사용할 수 있기 때문에 UT는 방사선 검사로 감지할 수 없는 방식으로 배향된 적층, 불완전 융합 및 균열을 감지할 수 있습니다. UT는 깊은 관통 능력을 가지고 있습니다.

위상 배열 및 3차원(3D) 기술을 포함한 UT 장비의 발전으로 모든 유형의 NDT 작업에 대한 UT의 유연성과 적응성이 크게 향상되었습니다.

와전류 테스트

와전류 테스트(ET)에서 AC 전류를 전달하는 코일은 시편 표면 가까이 또는 시편 주위에 배치됩니다. 코일의 전류는 표면에 가까운 시편에 순환 와전류를 생성하고 이는 차례로 상호 유도에 의해 코일의 전류에 영향을 줍니다. 시편의 결함과 재료 변화는 와전류의 강도에 영향을 미칩니다. 따라서 결함의 존재는 여자 코일의 전기적 변화에 의해 측정됩니다. 전압과 위상 변화를 모두 측정할 수 있지만 일부 간단한 기기는 전압 변화만 측정합니다.

생성되는 와전류의 강도는 시편의 전기전도도, 시편의 투자율, 시편과 코일 사이의 Stand-off 거리, 여자코일에 사용되는 AC 주파수, 코일과 시편의 치수, 유무에 따라 결정된다. 결함의. ET 테스트의 성공은 대부분 이러한 변수의 효과를 분리하는 데 달려 있습니다. 대부분의 와전류 기기는 일련의 테스트 표본에 대한 교정이 필요하며 결함 민감도가 매우 높을 수 있습니다.

와전류 테스트 기술은 균열 감지, 재료 두께 측정, 코팅 두께 측정 및 재료 식별, 열 손상 감지, 케이스 깊이 측정, 안장 마모, 구멍, 가로 균열, 동결 팽창, 분할, 움푹 들어간 곳, 열처리를 위한 전도도 측정에 사용됩니다. 모니터링, 결함, 크기 변동 또는 재료 변동에 대한 작은 구성요소의 신속한 분류

와전류는 열교환기 및 보일러 튜브와 같은 튜브 벽의 재료를 얇게 만드는 부식 손상 및 기타 손상을 감지하는 데 유용한 도구입니다. 와전류 방법은 표면 및 표면 근처 결함에 매우 우수하고 작은 균열 및 기타 결함에 민감하며 부품 준비가 거의 필요하지 않습니다. 표면이 프로브에 접근할 수 있는 전도성 물질에만 사용하도록 제한됩니다.