고장 분석

실패 분석

장비 구성 요소 및 조립품 또는 산업 구조의 고장은 인명 손실, 예정에 없던 가동 중단, 유지 관리 및 수리 비용 증가, 소송 분쟁의 피해를 유발할 수 있습니다.

장애로 인한 문제의 향후 재발을 방지하려면 각 장애에 대한 조사를 수행하는 것이 중요합니다. 실패에 대한 조사를 수행하는 것을 실패 분석이라고 합니다.

  고장 분석은 데이터를 수집하고 분석하는 프로세스로, 원하지 않는 기능 손실이나 장비 구성 요소 및 어셈블리 또는 구조의 고장을 일으킨 원인이나 요인을 파악하기 위해 수행됩니다. 물리적 조사를 포함하는 다단계 프로세스입니다. 고장 분석의 일반적인 범위는 고장 메커니즘과 가장 가능성 있는 고장 원인을 찾는 것입니다. 고장 메커니즘이라는 용어는 일반적으로 특정 고장 모드로 이어지는 야금, 화학, 기계 또는 마찰 과정으로 설명됩니다.

장비 구성 요소 및 어셈블리 또는 구조의 고장은 엔지니어링, 설계, 제조 및 운영의 연속적인 프로세스의 사슬에서 약한 연결을 유발하는 일종의 실수의 결과로 발생합니다. 실패의 원인은 다음 중 하나 이상일 수 있습니다.

• 설계상의 결함
• 재료의 결함
• 가공 및 제조 중 결함
• 조립 또는 설치의 결함
• 디자인을 벗어나거나 의도하지 않은 서비스 조건
• 유지보수의 결함(태만 및 절차 등)
• 부적절한 조작

고장 분석을 수행하는 동안 주요 단계는 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 실패 분석의 주요 단계

고장 분석의 주요 원칙은 대상 부품 또는 조립품의 증거와 필요한 정보를 수신된 상태로 보존하고 상태를 변경하기 위해 조치를 취하기 전에 동일한 정보를 캡처하는 것입니다. 또한 고장 분석 중에 덜 파괴적인 것에서 더 파괴적인 것 순으로 테스트를 수행해야 합니다.

고장 분석은 (i) 관련 프로세스, (ii) 적용, (iii) 재료 유형, 사양, 모양, 치수 및 가공 기술과 같이 고장과 관련된 구성 요소의 이력에 관한 정보를 수집하는 것으로 시작됩니다. (iv) 설계 매개변수, (v) 서비스 조건, (vi) 유지 관리 이력, (vii) 고장 이전의 이벤트 순서, (viii) 고장 빈도 및 국부적 특성인지 여부 등

고장 부위의 검사는 고장 분석에 도움이 되는 매우 중요한 단계입니다. 고장 사이트에서 고장난 구성 요소의 상태를 철저히 조사하면 많은 정보를 얻을 수 있습니다. 현장점검 시 균열위치, 파단특성, 천공, 퇴적물, 박육, 처짐, 박리 등의 특징에 주의를 기울일 필요가 있다. 또한 가능한 한 많은 정보를 얻을 필요가 있다. 실패 이전의 비정상적 조건에 대한 목격자로부터. 경우에 따라 결함이 있는 구성 요소를 육안으로 검사하면 다른 방법으로는 얻을 수 없는 정보가 드러날 수 있습니다.

육안 검사를 하는 동안 기계와 주변, 고장난 부품과 결합 부품을 촬영하는 것이 중요합니다. 고장난 구성 요소의 사진 문서는 나중에 참조하고 현장을 떠난 후 추가 검사를 위해 항상 필요합니다. 실패한 구성 요소의 모든 기능을 사진으로 찍는 것이 중요합니다.

문제의 명확한 정의는 실패 분석의 필수적인 부분입니다. 얻은 정보의 깊이, 현장 검사, 고장 분석을 수행하는 사람의 기술과 판단은 문제를 명확하게 정의하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, 문제는 야금, 기계적 또는 환경적 또는 둘 이상의 조합으로 정의될 수 있습니다. 또한 현장의 관련 담당자와 논의하고 육안 검사를 통해 고장 분석을 수행하는 사람이 다양한 가능성을 좁힐 수 있습니다. 또한 실패는 이전의 실패 사례와 유사할 수 있습니다.

현장 점검 중 정의된 문제에 따라 예상되는 고장 원인에 따라 고장 원인을 결정하기 위한 실험 프로그램이 개발됩니다. 선택한 실험의 성격과 횟수는 실패 원인을 식별할 수 있도록 해야 합니다. 선택한 실험을 수행하는 데 필요한 샘플은 실패한 구성 요소의 모든 기능을 가능한 한 많이 나타내는 방식으로 신중하게 그려야 합니다. 구성 요소에서 분리된 침전물이나 조각은 귀중한 정보를 제공할 수 있습니다. 가능하면 사운드 섹션에서 제거한 샘플과 서비스에 사용되지 않은 샘플도 비교 목적으로 수집해야 합니다.

고장 분석 연구에 사용되는 조사 도구는 일반적으로 (i) 현장에서 사용할 수 있는 도구와 (ii) 실험실 도구의 두 가지 유형입니다.

사양과 관련된 재료 검증은 고장 분석의 중요한 구성 요소입니다. 이를 위해 화학 분석 및 매크로 구조 및 미세 구조 분석이 수행됩니다. 또한 기계적 시험은 고장난 부품의 특성을 평가하기 위해 인장 강도, 충격 인성 등을 알아내기에 충분한 재료를 사용할 수 있는 경우 수행됩니다. 많은 경우에 기계적 강도를 평가하기 위해 표면 경도와 미세 경도 시험이 모두 수행됩니다. 이러한 테스트는 사양에 대한 결과의 준수 여부를 확인하기 위해 실패한 구성 요소에 대해 수행됩니다.

응력 해석, 파괴 역학, 부식 파괴 해석은 파괴 해석 조사에서 매우 중요한 활동입니다. 이러한 분석은 사용된 재료가 응용 프로그램의 요구 사항을 충족하는 올바른 선택인지 여부를 실패를 조사하는 사람에게 정보를 제공합니다.

적용된 하중 또는 압력, 구성요소의 형상 및 크기와 같은 서비스 조건에 대한 지식을 통해 부품에서 발생하는 주요 응력을 계산할 수 있습니다. 최대 주 응력과 애플리케이션에 사용된 재료의 강도를 비교하면 실패를 조사하는 사람에게 애플리케이션에 대한 재료의 적합성과 설계 매개변수가 서비스 중에 엄격하게 준수되었는지 여부에 대한 중요한 정보를 제공합니다.

파괴 역학의 원리를 사용한 해석은 특히 취성 메커니즘에 의한 균열 전파의 경우 설계 응력과 관련하여 파괴 시 파손된 구성요소에서 발생된 응력에 대한 파손을 조사하는 사람에게 귀중한 정보를 제공합니다. 피>

피로로 인한 파손의 경우 피로 메카니즘에 의해 파손되기 전의 사이클 수를 결정하는 것이 중요합니다. 피로 줄무늬의 간격 측정을 기반으로 하는 방법은 줄무늬가 파단 표면에서 명확하게 보이는 경우 일반적으로 편리합니다.

파손에 관련된 재료의 거시구조(보통 배율 10배)와 미세구조에 대한 주의 깊고 철저한 조사는 중요한 단서를 제공할 수 있습니다. 가능하다면, 고장난 부품에서 제거된 샘플의 구조적 특징과 사운드 섹션에서 제거된 대표적인 샘플 및 사용하지 않은 샘플의 구조적 특징을 비교해야 합니다. 또한 재료 사용과 관련하여 장비 제조업체의 특정 권장 사항을 참조해야 합니다.

거시적 구조 검사는 파손 경로와 파손이 발생한 위치(예:내부 표면 또는 외부 표면)에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.

미세 구조 검사를 위한 적절한 기술의 선택은 필요한 정보 유형에 따라 다릅니다. 그러나 광학 현미경은 일반적으로 입자 크기 및 모양, 2차 침전물 및 그 분포, 미세 균열 및 위치와 같은 전반적인 미세 구조적 특징을 파악하는 데 사용됩니다. 비정상적으로 큰 입자 크기는 재료가 지나치게 높은 온도에 노출되었음을 나타냅니다. 결정립 모양과 어닐링 쌍정의 모양은 냉간 가공량에 대한 정보를 제공합니다. 곡물의 신장은 재료가 심하게 냉간 가공되었음을 나타냅니다. 구부러진 쌍둥이 경계는 재료가 소성 변형되었음을 나타냅니다. 입자 내의 미세한 슬립 라인은 또한 재료의 소성 변형을 나타냅니다. 미세 구조에서 2차 침전물이 보이면 그 성질과 형태를 조사해야 합니다.

미세 구조적 특징을 조사하는 동안 미세 균열의 존재에 주의를 기울일 필요가 있습니다. 예를 들어, 결정립계 균열은 크리프 변형 또는 2차 상의 침전물에 의한 결정립계의 취화로 인해 발생할 수 있습니다.

육안으로 파단의 특성에 대한 많은 정보를 얻을 수 있지만 파단의 원인이 되는 기전을 알기 위해서는 주사전자현미경을 이용한 파단면의 미세구조 검사가 필요하다. 골절은 갑작스런 과부하 또는 균열을 유발할 정도로 균열이 전파되어 발생할 수 있습니다. 균열의 전파는 다양한 메커니즘에 의해 발생할 수 있습니다. 따라서 파단의 원인이 되는 기전을 찾기 위해서는 파단면의 형태를 알아야 한다.

육안 검사 중에 부식 침전물이 발견되면 침전물의 특성을 결정할 필요가 있습니다. 침전물은 산화물, 황화물, 염화물 또는 탄화물 등이 될 수 있습니다. 부식 침전물의 경우 작동 환경의 특성과 해당 환경에 대한 재료의 내식성을 알아야 합니다.

고장을 조사하는 사람이 고장 형태와 고장 원인을 구별하는 것은 매우 중요합니다. 때때로 두 용어가 혼합되어 많은 혼란을 야기합니다. 미래의 고장을 예방하기 위해서는 고장의 원인을 파악하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 고장 모드는 고장난 부품의 부적절한 표면 경도이지만 고장 원인은 잘못된 재료 선택 또는 부적절한 작동 조건과 관련될 수 있습니다.

고장 분석의 다양한 단계에서 얻은 전체 데이터에 대한 정확하고 상세한 해석은 고장 분석에 중요합니다. 그것이 없으면 정확한 고장 원인을 찾는 데 필요한 적절한 추론을 이끌어 낼 수 없습니다. 고장분석 시 원인 파악이 부적절하면 잘못된 시정 조치로 이어지며 향후 고장 예방에 도움이 되지 않습니다.

자세한 보고 없이 고장 분석 조사는 완료되지 않습니다. 보고서에는 향후 실패를 방지하기 위한 일련의 권장 사항이 포함되어야 합니다. 권고 사항은 조사 결과와 일치해야 합니다. 또한 권장 사항은 단기 솔루션과 장기 솔루션을 모두 제공할 수 있습니다.