파괴 검사란 무엇이며 그 응용 분야는 무엇입니까

신뢰할 수 있는 자산을 구축하기 위해 많은 생각을 합니다. 광범위한 테스트는 기계, 재료 및 구성 요소의 내구성을 평가하기 위해 수행해야 하는 프로세스의 일부입니다. 테스트는 파괴적으로 또는 비파괴적으로 수행할 수 있습니다.

이 기사에서는 파괴 테스트의 다양한 측면과 사용 사례에 대해 자세히 알아봅니다.

파괴 검사란 무엇입니까?

파괴 검사(종종 DT로 약칭) 재료, 구성 요소 또는 기계의 정확한 고장 지점을 찾기 위해 수행되는 테스트 방법입니다. 이 과정에서 테스트된 항목은 결국 재료를 변형시키거나 파괴하는 응력을 받습니다. 당연히 테스트를 거친 부품 및 재료는 파괴 테스트 절차를 거친 후 일반 작업에서 재사용할 수 없습니다.

파괴 테스트는 일반적으로 구성 요소가 대량 생산에 들어가기 전에 수행됩니다. OEM은 기계에 대한 적절한 유지 관리 및 작동 권장 사항을 제공하기 위해 제품의 한계를 알아야 합니다.

<블록 인용>

예를 들어, 산업용 보일러는 높은 압력과 고온을 견딜 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 보일러를 만들기 위해 선택한 재료는 보일러의 압력 및 온도 등급을 결정하는 데 큰 역할을 합니다. 산업용 보일러의 고장은 플랜트에 재앙을 초래할 수 있습니다. 보일러를 만드는 데 사용되는 재료는 견딜 수 있는 최대 압력을 식별하기 위해 극한의 테스트를 거쳤습니다. 이렇게 하면 안전 여유가 충분한 재료만 각 보일러를 제작하는 데 사용됩니다.

파괴 검사는 누가 수행합니까?

파괴적 테스트는 내부적으로 또는 외부 테스트 서비스의 도움을 받아 수행할 수 있습니다.

NASA와 같은 전문 조직은 시설 내에서 파괴 테스트를 수행합니다. 다른 회사는 외부 재료 테스트 시설을 고용할 수 있습니다. 재료 테스트 서비스 제공업체는 OEM을 대신하여 파괴 테스트를 수행하여 구성 요소가 필수 매개변수 내에서 작동할 수 있는지 확인할 수 있습니다.

이러한 시설의 전문 지식을 사용하여 먼저 재료를 선택할 수도 있습니다. 재료 시험 연구소에는 물리적 특성이 시험되고 기록되는 다양한 재료가 있습니다. 원하는 물리적 특성을 가진 재료는 컬렉션에서 선택할 수 있습니다. 미국에서는 Nadcap 인증 재료 테스트 실험실을 사용하여 파괴 테스트를 수행할 수 있습니다.

파괴 테스트는 전문 연구원, 과학자 및 기술자에 의해 수행됩니다. 누가 수행할 것인지는 수행할 파괴 테스트 유형에 따라 결정됩니다. . 일반적으로 파괴 테스트는 다음과 같이 수행됩니다.

<울>

재료 과학자

야금 및 폴리머 엔지니어

화학 및 전기화학 공정 전문가

실패 분석 전문가

품질 관리 분석가

규정 준수 전문가

이것은 명확한 목록은 아니지만 프로세스를 실행하는 데 필요한 전문 지식과 테스트 목적에 대한 좋은 아이디어를 제공합니다.

파괴 검사와 비파괴 검사의 차이점

파괴 시험은 시험 중인 시편을 손상시켜 수행합니다. 이에 반해 비파괴검사(NDT) 시 검사 대상물에 물리적인 손상이 없고 검사 후 능동 운용이 가능하다.

다음 표는 두 가지 테스트 방법의 주요 차이점을 보여줍니다.

파괴 테스트와 비파괴 테스트의 차이점

이러한 차이점을 개괄적으로 설명하면서 DT와 NDT는 일반적으로 다른 용도로 사용된다는 점에 유의하십시오. 파괴 테스트는 실패 분석에 사용할 수 있지만 대량 생산 전에 항목 품질을 확인하는 데 중점을 둡니다.

작동 중인 구성 요소에 대해 비파괴 테스트를 수행하여 초기 성능 저하 징후를 찾아내고 장비 고장을 예방합니다. 유지 관리 팀이 상태 기반 유지 관리 및 예측 유지 관리를 실행하는 데 도움이 됩니다.

파괴 테스트의 필요성

파괴 테스트를 거친 재료는 테스트 절차로 인해 손상됩니다. 그러나 파괴적 테스트에는 많은 합법적인 사용 사례가 있습니다. 종종 파괴 테스트 및 특정 특성의 재료 사용이 규제 요건으로 규정 .

현실은 기계와 재료가 모든 조건에 적합하지 않은 물리적, 화학적 특성을 가지고 있다는 것입니다. 예를 들어, 쉽게 부식되는 금속은 극도로 습한 환경에서 사용하기에 적합하지 않습니다.

Apple과 같은 대형 소비재 회사조차도 제품 디자인의 내구성을 테스트하는 데 거의 주의를 기울이지 않습니다. 벤드게이트 iPhone 6 및 6s가 꽉 끼는 주머니에서 구부러지기 쉬운 스캔들은 엔지니어나 계약업체가 수행한 다소 명백한 감독과 열악한 굽힘 테스트로 인해 발생했습니다.

가장 일반적인 파괴 테스트 방법

대부분의 파괴적인 테스트 방법에는 특정 사용 사례가 있습니다. 따라서 특정 표준과 모범 사례를 따라야 합니다. 그러나 대부분의 경우 이러한 테스트는 시편의 기계적 특성과 견고성을 결정하기 위해 수행됩니다.

경우에 따라 회사는 다양한 작동 조건에서 제품/항목이 어떻게 작동하는지 확인하기 위해 맞춤형 테스트 방법을 개발해야 합니다.

더 일반적으로 사용되는 파괴 테스트 방법은 다음 섹션에서 설명합니다.

부식 테스트

5일의 염수 분무 부식 테스트 후 황동 샘플( 이미지 출처 )

금속은 인장 강도와 다양성으로 인해 많은 산업 분야에서 광범위하게 사용됩니다. 그러나 그들은 또한 부식되기 쉽습니다. 철 기반 재료의 녹, 은의 변색, 구리 및 구리 합금의 녹청이 부식의 일반적인 예입니다. 부식으로 인해 이러한 금속의 인장 강도와 수명이 감소하기 때문에 문제가 됩니다.

부식 테스트는 적용된 부식 저항 측정의 효과를 테스트하기 위해 수행되는 테스트 방법입니다. 부식 관련 문제를 방지하거나 완화하기 위한 모든 실험 및 프로세스를 다룹니다. 특성 및 부식 속도를 측정하는 것도 부식 테스트의 일부로 간주될 수 있습니다.

미국재료시험협회(ASTM International)는 다양한 금속 및 환경에서의 부식에 대한 정교한 표준 및 시험 방법론을 보유하고 있습니다. 필요에 따라 맞춤형 프로토콜을 개발할 수 있습니다.

경도 시험(HT)

경도 시험에 사용되는 압자( 이미지 출처 )

재료 경도는 구성 요소가 응력으로 인해 영구 변형되는지 여부를 결정합니다. 경도는 재료가 들여쓰기에 얼마나 효과적으로 저항하는지 보여줍니다. 이는 구성 요소를 사용할 수 있는 기간과 시간 경과에 따른 성능을 나타냅니다.

로크웰 스케일은 기준 재료에 대한 경도를 지수화하기 위해 일반적으로 사용되는 척도입니다. 인덴터는 일정한 힘으로 재료를 관통하는 데 사용됩니다. 침투 깊이는 기준 재료의 침투 깊이에 대해 인덱싱됩니다. 이러한 유형의 기계적 테스트는 샤르피 테스트를 사용하여 수행된 충격 테스트와 혼동되어서는 안 됩니다.

다시 말하지만, ASTM International은 다양한 재료의 경도를 측정하기 위한 광범위한 표준 및 테스트 절차를 제공합니다.

인장(신율) 시험

인장 시험 시연( 이미지 출처 )

인장 시험은 시험 재료가 파손될 때까지(균열, 파손 등) 제어된 힘을 가하여 수행합니다. 시험편은 측정되는 특성에 따라 압축 또는 신장된다. 인장 시험은 재료의 강도를 결정하는 데 사용됩니다.

측정된 속성은 극한 인장 강도, 파괴 강도, 최대 신장 또는 감소입니다. 판독값을 기반으로 엔지니어는 영률, 포아송 비, 항복 강도 및 변형 경화 특성과 같은 물리적 특성을 계산할 수 있습니다.

이러한 특성은 많은 양의 힘을 견뎌야 할 때 어떤 재료를 사용해야 하는지 결정하는 데 사용됩니다. ASTM International은 인장 시험의 유형에 따라 다양한 표준과 절차를 가지고 있습니다.

비틀림 테스트

비틀림 테스트 데모( 이미지 출처 )

비틀림 시험은 인장 시험과 유사하게 수행됩니다. 압축 및 신장 대신 비틀림 힘이 재료에 적용됩니다. 이것은 재료가 변형되기 전에 견딜 수 있는 전단력을 결정하는 데 도움이 됩니다.

재료가 꼬이고 부서지는 지점이 재료의 파손 지점입니다. ASTM과 ISO는 모두 다양한 재료 및 사용 사례에 대한 표준 및 테스트 절차를 간략하게 설명합니다.

스트레스 테스트

구성 요소는 작동 중에 다양한 유형의 스트레스를 경험할 수 있습니다. 스트레스 테스트는 이전 섹션에서 언급한 다양한 테스트 방법의 조합을 적용하는 시나리오를 설명하는 데 사용되는 포괄적인 용어입니다.

테스트는 정규 작업 중에 발생할 것으로 예상되는 힘에 중점을 둡니다. 예를 들어, 비틀림 테스트는 전기 모터의 샤프트로 사용될 구성요소에 적합합니다. 그러나 비틀림 테스트는 압축 하중만 받는 재료에는 쓸모가 없습니다.

공격적인 환경 테스트

기계는 다음에 의해 영향을 받는 다양한 환경 조건에서 작동합니다.

<울>

온도

압력

습도

염도

화학물질 노출

다른 요소 또는 자연력에 노출

재료는 작동될 환경의 특성에 따라 테스트됩니다. 예를 들어, 해변가 집을 짓는 데 사용되는 건축 자재는 염분, 습도, 바람 조건 및 기타 해안 지역의 환경 요인을 견뎌야 합니다.

잔류 응력 측정

잔류 응력 측정의 일환으로 구멍 드릴링( 이미지 출처 )

잔류 응력은 외부 부하가 없는 상태에서 다양한 구성 요소에서 발생하는 내부 응력입니다. 구성 요소가 서비스 수명 동안 극심한 하중 및 스트레스 조건을 견딜 수 있는지 여부를 결정하는 척도입니다.

X선 회절, 중성자 회절 및 싱크로트론 회절은 잔류 응력을 측정하는 데 사용할 수 있는 세 가지 복잡한 방법입니다.

재료에 임의의 구멍을 뚫고 새로운 응력 평형을 테스트하는 간단한 기술을 사용하여 잔류 응력을 측정할 수도 있습니다(위 이미지 참조).

파괴 테스트는 기계 신뢰성에 필수적입니다.

기계 신뢰성은 사용된 부품의 품질에 크게 좌우됩니다. 자산은 가장 약한 링크만큼만 강력합니다. 파괴 테스트는 적절한 물리적 특성을 가진 구성 요소만 기계에 들어가는지 확인합니다.

올바른 재료와 우수한 제품 디자인(내결함성 및 기타 모범 사례를 통합한 것)은 소비자 제품이든 산업용 기계이든 고품질 품목의 특징입니다.

광범위한 파괴 테스트의 결과는 장비 제조업체와 이를 관리해야 하는 유지 관리 팀 모두에게 중요합니다. 결국 이러한 결과는 작동 특성, 교체 주기, 유지 관리 요구 사항, 권장 수명 등과 같은 사항을 결정하는 데도 사용됩니다.

최고 품질의 품목이라도 결국에는 정기적인 마모와 오용을 겪게 됩니다. 유지 보수 전문가는 NDT 검사를 사용하여 자산의 실제 상태를 주시할 수 있습니다.

그런 의미에서 비파괴 및 파괴 테스트 방법은 모두 장비 수명 주기의 다른 지점에서 사용되지만 장비 신뢰성에 중요한 역할을 합니다.