플랜트(Plant) NDE(Non Destructive Exam)의 기초

1. 플랜트 NDE의 UT(Ultrasonic Test) 및 RT(Radiographic Test)에 대해서 기술한다.

 UT(Ultrasonic Test)의 특성은 내부 불연속을 검출할 수 있으며 시험체의 한쪽 면만을 접근, 탐상 가능하다. 검사결과를 즉시 알 수 있고 검사감도(Sensitivity)가 매우 높으며 균열 등 면상결함의 검출능력 또한 탁월하다. 장점으로는 감도가 높아 미세한 결함 검출이 가능하며 두꺼운 시험체의 검사도 가능하며 불연속의 크기와 위치를 알 수 있다. 검사 결과를 즉시 알 수 있는 장점도 있다. 반대로 단점은 시험체의 형상에 영향을 받고 불감대(dead zone)가 존재하며 검사자의 지식과 경험에 많은 의존을 해야 된다. 검사 순서는 Calibration, DAC 작성 및 감도 설정, 검사 이렇게 진행된다.  

 RT(Radiographic Test)의 특성은 가장 널리 적동되는 검사방법으로 금속, 비금속 및 그 화합물의 거의 모든 시험체가 검사가능하며 방사선 안전 관리가 요구된다. 장점으로는 거의 모든 재질을 검사 가능하며, 검사 결과는 필름으로 영구보관이 가능해 필요시 언제든 확인이 가능하다. 단점으로 방사선 노출에 위험하며 제품의 형상이 복잡한 경우에는 검사하기가 힘들다. 검사 순서는 검사 전 투과도계, 납글자, 필름이 로딩된 카세트를 준비하고 방사선 안전관리 도구를 착용 및 배치하고 RT작업구간을 설정한 후 Film을 Setting 한다. 그다음 촬영, 노출시간 조정, 현상, 판독의 순서로 진행된다. 

2. 플랜트 NDE의 MT(Magnetic Particle Test) 및 PT(Liquid Penetrant Test)에 대해서 기술한다. 

 MT(Magnetic Particle Test)의 특성은 철강재료 및 그 제품의 표면, 표면근처에 존재하는 균열 및 기타의 불연속 검출이 가능하다. 장점으로는 표면균열검사에 가장 적합하며 육안 자분 지시 모양 관찰이 가능하다. 다른 검사보다 매우 신속하고 간단하며 시험품의 크기 및 형상 등에 크게 구애를 받지 않는다. 단점으로 강자성체의 재료에 한해 검사가 가능하며 내부검사가 불가능하고 탈자가 요구되는 경우 후처리가 필요하다. 

 PT(Liquid Penetrant Test)의 특성은 표면에 열려있는 불연속만을 검출할수 있으며 비다공성 및 비흡수성의 재질을 검사할 수 있다. 그리고 과잉침투제를 제거하는 방법에 따라 수세법, 유화제법, 용제법 등으로 분류할 수 있다. 장점으로는 결함폭의 확대율이 높으므로 매우 미세한 결함에서도 검출이 용이하며 금속재료는 물론 비금속재료도 검사할 수 있다. 단점으로는 결함내부의 형상 및 크기를 아는 것은 불가능하며 매우 근접하여 존재하는 결함을 분리된 결함지시모양으로 나타내는 것은 일반적으로 곤란하다. 

 플랜트 NDE의 대표적인 검사인 UT(Ultrasonic Test), RT(Radiographic Test), MT(Magnetic Particle Test), PT(Liquid Penetrant Test)에 대해서 알아봤으며 Discontinuities의 원인과 형상에 대해서 조금 더 알아보자.

3. Discontinuities의 원인과 형상에 대해서 기술한다. 

 Porosity(기공 PO)는 용접 중 발생한 Gas의 고립으로 발생한다. Uniformly Scattered Porosity, Cluster Porosity, Linear Porosity, Piping Porosity 등이 있다. Inclusions(개재물 SL)는 이물질의 혼입으로 발생하며 Slag Inclusion, Tungsten Inclusion 등이 있다. Lack of Fusion(or Incomplete Fusion, 용접 불량 LF)은 용접부와 모재 또는 용접충간 충분하지 않은 용접 열 또는 Access부족으로 발생한다. Incomplete Joint Penetration(용입 불량 IP)은 불충분한 용접열, 부적합한 joint 설계(개선각, Root 등) 또는 용접 Arc 쏠림 등 다양한 원인으로 발생한다. Undercut(언더컷)은 부적합한 용접방법이나 과다한 용접전류에 의해서 발생하며, Underfill(언더필)은 용접이 완전히 끝나지 않아 base metal 보다 weld surface나 root가 낮아 발생한다. Overlap(오버랩)은 잘못된 용접 프로세서 운용 및 용접재료 선택, base matal준비에 의해 weld toe 또는 weld root에 발생한다. Lamination(라미네이션)은 강괴의 기공, 수축공 또는 비금속 개재물이 압연과정에서 강판의 두께 중심으로 flat type으로 집중하여 발생한다. Delamination(디라미네이션)은 lamination 결함의 stress 상태에서 갈라지는 현상이며 Seam and Laps(심, 겹침)은 강재 제작과정에서 발생하여 응력방향에 수평한 경우 심각한 결함은 아니나 응력방향에 수직인 경우는 심각한 결함으로 발전 가능하다. Lamellar tears(라밀라티어)는 다발성의 층간, 판상, 비금속 개재물 또는 이것들을 포함한 구역에 높은 용접 stress 받는 경우 압연판 표면 가까이에서 발생한다. 마지막으로 Crack(균열)은 강재의 강도한계를 넘는 국부적 stress를 받는 경우 용접부와 모재에서 발생한다. 종류로는 고용화 과정 중(강괴제작, 용접, 재결정 등) 열응력에 의해서 입계사이에 발생하는 Hot Cracks과 고용화 완료 후 수소취성에 의해 입계사이와 입계관통하여 발생하는 Cold Cracks가 있다. 높은 냉각 속도와 구속력 있는 상태의 빠른 용접속도에서 발생하는 Longitudinal Cracks, 연성이 낮은 용접재료에 종방향 수축응력이 작용하여 발생하는 Transverse Cracks, 용접 아크가 잘못 단락 되었을 때 crater에 발생하는 Crater Cracks(Star Cracks)이 있다.

끝.