보일러 강관과 같은 압력 용기 및 압력 용기 부품은 용접부의 용융 불량, 용입 불량, 슬래그 혼입물, 기공, 균열 등과 같이 검출하기 어려운 결함을 갖는 경우가 많습니다. 이러한 결함의 위치, 크기 및 특성을 파악하기 위해 각 보일러 또는 압력 용기에 대한 파괴 검사를 수행하는 것은 불가능합니다. 따라서 비파괴 검사 방법을 사용해야 합니다. 즉, 구조물을 파괴하지 않고 물리적인 방법을 사용하여 작업물 또는 구조물의 물리량 변화를 검사하고 측정하여 작업물 또는 구조물의 내부 구조 및 결함을 유추하는 것입니다.
강관용 비파괴 검사 장비
비파괴 검사의 목적은 다음과 같습니다.
(1) 제조공정을 개선하고 제품품질을 확보한다.
(2) 제품 생산 공정에서 사전에 불량을 발견하여 제품 폐기를 방지함으로써 시간과 비용을 절감하고 제품 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
(3) 제품 신뢰성을 향상시키고, 제품 안전을 보장하며, 사고를 예방합니다. 제품 설계, 제조, 설치, 사용 및 유지 보수의 모든 측면에 비파괴 검사를 적용합니다. 일련의 시험을 통해 설계, 원자재, 제조 공정 및 운영의 품질을 확인하고 손상을 유발할 수 있는 요소를 파악하여 개선함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킵니다.
일반적으로 사용되는 비파괴 검사 방법으로는 방사선 검사, 초음파 검사, 자분탐상검사, 침투탐상검사, 와전류 검사 등이 있습니다. 이 외에도 누출 탐지, 음향 방출 검사, 응력 검사, 육안 검사 등이 있습니다.
방사선 검사
방사선이 금속 및 기타 재료를 투과하는 능력을 이용하여 용접 품질을 검사하는 방법을 방사선 투과 검사라고 합니다. 방사선 투과 검사의 기본 원리는 투사 원리입니다. 방사선이 용접 금속을 통과할 때 용접 금속에 결함(균열, 슬래그 혼입물, 기공, 불완전 침투 등)이 있는 경우 방사선은 금속에서 다르게 감쇠하고 결함과 필름의 감도도 다릅니다. 방사선은 금속에서 빠르게 감쇠하고 결함에서는 느리게 감쇠합니다. 따라서 용접의 결함 크기, 모양 및 위치는 방사선 투과 검사로 확인할 수 있습니다. 방사선 투과 결함 탐지는 투사 원리에 기반하기 때문에 이 방법은 체적 결함(슬래그 혼입물 등)에 더 민감합니다. 그리고 이 방법은 기록하고 보존할 수 있기 때문에 우리나라 보일러 압력 용기는 이 방법에 더 많은 신뢰를 가지고 있습니다. 우리나라 보일러 규정에서는 정격 증기압이 0.1MPa 이상 3.8MPa 미만인 보일러 드럼의 세로 원주 용접부, 헤더의 세로 이음매, 헤드의 접합 이음매는 100% 방사선 탐상 검사를 받아야 하며, 3.8MPa 이상인 보일러는 100% 초음파 탐상 검사와 최소 25%의 방사선 탐상 검사를 받아야 한다고 규정하고 있습니다.
강관용 비파괴 탐상 장비
초음파 탐상은 음파가 매질 내에서 전파되어 서로 다른 매질 계면에 닿을 때 반사되는 특성을 이용하는 비파괴 검사 방법입니다. 기체, 액체, 고체 매질의 탄성률이 매우 다르기 때문에 초음파 전파에 미치는 영향이 다르므로, 이질적인 계면에서 반사, 굴절, 파형 변환이 발생합니다. 초음파가 용접부를 전파할 때, 용접부에 결함이 있으면 결함과 접촉하는 계면에서 반사되어 탐침에 의해 수신되어 화면에 파형을 형성하여 결함의 종류, 위치, 크기를 판단할 수 있습니다. 기존의 초음파 탐상은 탐상 결과를 기록하고 저장할 수 없으며, 결함 평가는 인적 요소에 지나치게 의존합니다. 따라서 현재 중국에서는 저압 보일러에서 방사선 탐상 탐상을 사용하고 있습니다. 초음파 탐상은 균열, 불완전 용입 등과 같은 국부 결함에 더 민감합니다. 따라서 초음파 탐상은 두꺼운 판재에서 방사선 탐상보다 더 많은 장점을 가지고 있습니다. 초음파 탐상기가 결과를 기록하고 저장할 수 있게 되면 초음파 탐상기의 적용 범위가 더욱 확대될 것입니다.
자기 입자 결함 검출
자분 탐상은 결함에 형성된 누설 자기장을 이용하여 자성 분말을 끌어당겨 육안으로는 관찰하기 어려운 결함을 검출합니다. 자분 탐상은 먼저 자화 여부를 검사할 용접부에 외부 자기장을 인가합니다. 용접부가 자화된 후, 미세 자성 분말(자성 분말의 평균 입자 크기는 5~10μm)을 용접부 표면에 고르게 분사합니다. 검사할 용접부 표면 근처에 결함이 없는 경우, 자화 후 투자율 변화가 없는 균일한 물체로 간주할 수 있으며, 자성 분말 또한 용접부 표면에 고르게 분포합니다. 용접부 표면 근처에 결함이 있는 경우, 결함(균열, 기공, 비금속 슬래그 개재물)은 공기 또는 비금속을 포함하고 있으며, 투자율은 용접 금속보다 훨씬 낮습니다. 자기 저항의 변화로 인해 용접부 표면 또는 표면 근처의 결함에 누설 자기장이 발생하여 작은 자극을 형성합니다. 자분은 작은 자극에 끌리게 되고, 더 많은 자분 축적으로 인해 결함이 나타나 육안으로 확인할 수 있는 결함 패턴을 형성합니다. 용접부의 표면 또는 표면 근처 결함은 낮은 투자율로 인해 누설 자기장을 생성합니다. 누설 자기장 세기가 자분에 흡수될 수 있는 수준에 도달하면 용접부의 표면 또는 표면 근처 결함을 관찰할 수 있습니다. 인가된 자기장의 세기가 강할수록 형성되는 누설 자기장 세기가 커지고 자분탐상검사의 감도가 높아집니다. 자분탐상검사는 표면 또는 표면 근처 결함, 특히 균열을 쉽게 검출할 수 있게 하지만, 결함의 발생 정도는 자기장선과 결함의 상대적 위치에 따라 달라집니다. 결함이 자기장선에 수직일 때 가장 뚜렷하게 보이고, 자기장선과 평행일 때는 쉽게 발견할 수 없습니다. 자분탐상검사는 보일러 압력 용기의 제조, 설치 및 검사, 특히 구형 탱크 검사에 널리 사용되고 있습니다. 이는 필수적인 검사방법이다.
침투 결함 탐지
액체 침투 탐상 검사는 용접부의 표면 또는 표면 근처 결함을 검사하는 방법입니다. 이 방법은 재료의 자성에 제한받지 않으며 다양한 금속 및 비금속 재료, 자성 및 비자성 재료에 사용할 수 있습니다. 액체 침투 탐상 검사는 고체에 대한 액체의 습윤성과 물리학의 모세관 현상에 기반합니다. 액체 침투 탐상 검사를 수행할 때는 먼저 검사할 용접부를 높은 침투력을 가진 침투제에 담급니다. 액체의 습윤성과 모세관 현상으로 인해 침투제가 용접부 표면의 결함을 관통하고, 용접부 외부 표면의 침투제를 세척한 후, 친화력과 흡착력이 강한 백색 현상액을 도포하여 용접부 표면의 균열을 관통한 침투제를 흡수합니다. 백색 현상액에는 결함의 모양과 위치를 나타내는 명확한 패턴이 나타납니다. 액체 침투 탐상 검사는 결함 표시 방법에 따라 컬러 표시법과 형광 표시법으로 구분할 수 있습니다.
색상 결함 검출 방법
결함을 표시하기 위해 염료 색상을 사용합니다. 침투제에 용해된 염료는 밝고 눈에 잘 띄는 색상을 가져야 합니다. 형광 결함 검출법은 형광 물질의 발광을 이용하여 결함을 표시합니다. 결함 검출 시, 결함에 흡착된 형광 물질은 자외선을 조사받아 빛 에너지를 흡수하여 들뜬 상태에 도달하여 불안정한 상태가 됩니다. 이 불안정한 상태에서 안정된 상태로 돌아가면서 위치 에너지를 감소시키고 광자를 방출합니다. 즉, 형광을 방출합니다.
Eddy의 현재 결함 탐지
여자 코일을 이용하여 전도성 작업물에 와전류를 생성하고, 검출 코일을 통해 검사 대상물의 와전류 변화를 측정하는 작업물 결함 검출 방법입니다. 와전류 결함 검출용 검출 코일은 그 형태에 따라 관통형 코일, 탐침형 코일, 삽입형 코일의 세 가지 유형으로 구분할 수 있습니다. 관통형 코일은 전선, 막대, 파이프 등을 검출하는 데 사용되며, 내경이 둥근 막대와 파이프에 완벽하게 맞습니다. 탐침형 코일은 작업물 표면에 배치하여 국부 검출을 합니다. 삽입형 코일은 내부 탐침이라고도 하며, 파이프나 구멍 내부에 배치하여 내벽을 검출합니다.
압력 용기 부속품용 비파괴 검사 장비
와전류 시험은 강철, 비철 금속, 흑연과 같은 전도성 재료로 만들어진 작업물에 적합하지만, 유리, 합성 수지와 같은 비전도성 재료에는 적합하지 않습니다.
장점은 다음과 같습니다.
(1) 시험 결과를 전기신호로 직접 출력할 수 있으므로 자동시험이 가능합니다.
(2) 비접촉방식(탐침이 검사대상물에 직접 접촉하지 않음)을 채택하므로 검출속도가 매우 빠릅니다.
(3) 표면 또는 표면 근처 결함 검출에 적합합니다.
(4) 응용범위가 넓어 결함탐지뿐만 아니라 재질, 크기, 형상 등의 변화도 감지할 수 있다.
음향 방출 테스트
외부 응력의 작용으로 인해 고체에 변형이나 균열이 발생하고 발달하면서 발생하는 음파를 탐침을 이용하여 감지하여 결함의 위치와 크기를 추론하는 방법입니다.
초음파 결함 검출 방법
프로브에서 방출된 초음파 신호는 결함을 만나면 반사되어 수신됩니다. 이 과정에서 결함의 역할은 초음파 신호를 수동적으로 반사하는 것뿐인 반면, 음향 방출 감지는 검사 대상(결함)이 감지 과정에 적극적으로 참여할 수 있도록 합니다. 음향 방출은 결함이 생성되고 발달할 때만 발생하므로 음향 방출 감지는 동적 비파괴 검사 방법입니다. 방출된 음파의 특성과 음향 방출을 유발하는 외부 조건에 따라 소리의 위치(결함의 위치)와 음향 방출원의 미세 구조적 특성을 확인할 수 있습니다. 이 감지 방법은 결함의 현재 상태를 이해할 뿐만 아니라 실제 사용 조건에서 결함의 형성 과정과 발달 및 증가 추세를 이해할 수 있습니다.
음향 방출 감지는 검출 프로브의 개수에 따라 단일 채널 감지, 이중 채널 감지, 그리고 다중 채널 감지로 구분할 수 있습니다. 단일 채널 감지는 검사 대상의 결함 유무만 감지할 수 있고, 결함의 위치를 파악할 수 없는 반면, 이중 채널 감지는 선형 위치 결정만 가능하며, 일반적으로 이미 알려진 상태의 용접부 감지에 사용됩니다. 다중 채널 감지는 일반적으로 4채널, 8채널, 16채널, 그리고 32채널 음향 방출 감지로 구분되며, 주로 대형 부품의 음향 방출 감지에 사용됩니다. 음향 방출원의 존재 여부뿐만 아니라 그 위치까지 감지할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 6월 12일