개념 한 쪽
자기비파괴검사기능사 합금강 — 강자성 재료와 자분탐상 적용
합금강은 여러 원소를 첨가해 기계적 성질을 개선한 철강으로, 자분탐상검사 적용 가능성과 검사법 선택에서 중요한 판단 기준이 된다. 자분탐상은 강자성체에서만 유효하므로 합금강의 자기적 성질과 가공 상태를 먼저 확인해야 한다. 표면 결함과 표면 바로 아래의 결함을 구분하여 자분탐상과 침투탐상을 적절히 조합하는 원칙을 이해해야 한다.
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뜻
합금강은 철에 크롬, 몰리브덴 등 합금원소를 넣어 성질을 바꾼 강을 말한다. 합금원소는 인성, 강도, 내식성 등을 변화시키지만 자분탐상 적용 여부는 기본적으로 재료가 강자성체인지 아닌지로 판단한다. 철을 주성분으로 하는 많은 합금강은 강자성체 특성을 유지하므로 자분탐상이 적용 가능하다고 본다.
자분탐상시험은 재료가 자화될 수 있어야 표면 및 표면 근처 결함에서 누설자계가 발생하여 자분이 집결하는 원리를 이용한다. 따라서 강자성체인 철, 탄소강, 니켈, 코발트 계열 재료는 적용 대상이고 비자성체인 알루미늄, 구리, 황동, 마그네슘 등은 적용 대상에서 제외한다고 본다.
검사법 선택은 결함의 위치와 결함 발생 공정에 따라 결정한다. 연삭 등에서 생기는 표면 균열은 표면 검사법인 자분탐상 또는 침투탐상으로 찾아야 한다고 한다. 반대로 주조에서 발생하는 기공, 미스런, 핫티어 등의 결함은 주로 내부 또는 주조 특유 결함이므로 검사법 선택에서 주조 결함의 특성을 고려해야 한다고 본다.
자기적 특성에서 투자율은 재료 고유 특성으로 자계에 대한 반응 정도를 나타낸다. 강자성체는 비자성체보다 투자율이 크고, 투자율은 자계 세기에 따라 변할 수 있음을 인지해야 한다. 검사 시 교류는 표피 효과로 인해 표면 결함 검출에 유리하고, 직류는 표면하 결함 검출에 유리하다는 원리를 적용해야 한다.
검사의 실제 절차에서는 결함 방향을 고려하여 서로 직교하는 자화 방향을 사용해야 모든 방향의 결함을 검출할 수 있다고 본다. 원형 자화와 선형 자화를 병행하여 검사하면 원주 방향과 축 방향의 결함을 상호 보완적으로 찾을 수 있다고 한다.
예제
크롬-몰리브덴 합금강을 연삭한 부품에서 미세한 표면균열이 의심되는 경우, 재료가 강자성체임을 확인한 뒤 자분탐상과 침투탐상을 조합하여 검사한다. 표면균열은 표면 직후 결함이므로 자분탐상으로 자화시키고, 필요하면 침투탐상으로 추가 확인한다.
재료가 비자성 특성을 보이는 경우에는 자분탐상이 적용되지 않으므로 알루미늄 합금이나 구리 합금은 자분탐상 대신 침투탐상 또는 내부 검사용 초음파·방사선 검사로 대체하는 판단을 한다.
자화 방법을 정할 때는 결함 방향을 고려하여 원형 자화와 선형 자화를 직교로 실시하면 결함 방향으로 인한 검출 누락을 줄일 수 있다.
자주 묻는 물음
- 합금강이면 모두 자분탐상이 가능한가?
- 합금강이라도 자분탐상을 적용하려면 재료가 강자성체인지 확인해야 한다고 본다. 철을 주성분으로 한 많은 합금강은 강자성체이므로 자분탐상이 가능하다고 보지만, 합금 성분과 상태에 따라 자성 특성이 달라질 수 있음을 유의해야 한다고 답한다.
- 연삭으로 생긴 표면균열을 검출할 때 적합한 검사법은 무엇인가?
- 연삭균열은 표면 직후 결함이므로 표면 검사법인 자분탐상과 침투탐상의 조합이 적합하다고 본다. 자분탐상으로 강자성 재료의 표면 균열을 확인하고, 필요 시 침투탐상으로 추가 검증을 한다고 답한다.
- 자분탐상에서 교류와 직류의 차이는 무엇인가?
- 교류는 표피 효과로 인해 표면 결함 검출에 유리하고, 직류는 표면하 결함 검출에 유리하다고 본다. 검사 목적에 따라 자계의 형태인 교류 또는 직류를 선택하여 검출 범위를 조절해야 한다고 답한다.
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