개념 한 쪽
자기비파괴검사기능사 주철과 주강 — 자분탐상 적용 대상과 결함 특성
자분탐상시험은 재료의 자기적 성질에 의존하는 비파괴검사 방법으로, 검사 대상 재료가 강자성체인지 아닌지를 먼저 판단해야 한다. 주조 공정과 제강·압연 과정에서 발생하는 결함 유형을 알고 있으면 어떤 검사법을 적용할지 빠르게 결정할 수 있다.
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뜻
자분탐상검사는 강자성체에서만 적용 가능한 검사법이다. 철, 니켈, 코발트 같은 강자성체는 외부 자기장에 의해 강하게 자화되어 자계 누설이 발생하면 자분이 모여 결함 위치를 표시한다. 반면 구리·알루미늄·마그네슘·황동 같은 비자성체는 자분탐상으로 검사할 수 없다.
주조 공정에서는 용탕 내 기포가 고체화되어 생기는 구멍, 금형이 끝까지 채워지지 않아 발생하는 미충진 계열 결함, 그리고 냉각 수축 도중에 생기는 균열 같은 결함이 흔히 발생한다. 이러한 결함들은 주조 특유의 유동성과 냉각 거동에서 기인하므로 주조 제품에서 자주 관찰된다.
제강·주조에서 처음부터 존재하는 결함을 고유 불연속이라 칭한다. 파이프(pipe), 기공, 비금속 개재물은 제강·주조 과정에서 발생하는 고유 불연속에 해당한다. 반면 라미네이션(lamination)은 압연 공정에서 내부 불순물이나 기공이 박리 형태로 늘어나며 생기는 결함으로 제강 자체의 고유 불연속과 구별된다.
자분의 형태와 적용 방법은 검출 대상 결함의 위치와 크기에 따라 선택한다. 건식자분은 입자가 굵어 표면 바로 아래 결함 검출에 유리하고, 습식자분은 미세한 표면 균열에 더 민감하다. 콘크리트 구조물처럼 내부에 자성체가 포함된 경우에는 자기적 성질을 이용해 철근의 위치를 탐사할 수 있다.
예제
문제에서 '자분탐상으로 검사할 수 있는 재료'를 묻는 유형이 출제되면 먼저 강자성체 여부를 확인한다. 보기 중 탄소강, 니켈, 코발트는 강자성체이므로 자분검사가 가능하고, 구리나 알루미늄은 비자성체이므로 즉시 제외한다.
주조품에서 발견되는 결함을 고르는 문제는 '용탕 기포로 인한 구멍, 금형 미충진에 의한 결함, 냉각 중 생긴 균열' 같은 키워드를 찾으면 정답이 주조임을 유추한다. 반대로 라미네이션이 언급되면 압연 공정과 연관된 결함으로 판단한다.
자분 형태 선택 문제는 '표면 결함인가 아니면 표면 바로 아래 결함인가'를 기준으로 해결한다. 표면 가까운 결함을 찾는다면 건식자분을 우선 고려하고, 미세 표면균열을 찾는다면 습식자분을 선택하는 것이 원리와 일치한다.
자주 묻는 물음
- 자분탐상검사는 모든 금속에 적용할 수 있나?
- 아니다. 자분탐상검사는 강자성체에만 적용 가능하므로 철·니켈·코발트 같은 강자성체를 검사 대상으로 삼고, 구리·알루미늄·마그네슘·황동 등 비자성체는 검사 불가로 본다.
- 주조품에서 자분탐상으로 자주 발견되는 결함은 무엇인가?
- 주조 공정에서는 용탕 내 기포로 생긴 구멍, 금형 미충진으로 인한 결함, 냉각 수축에 따른 균열 등이 흔히 발생한다고 이해하면 된다.
- 건식자분과 습식자분의 차이는 무엇인가?
- 건식자분은 입자가 굵어 표면 바로 아래 결함 검출에 유리하고, 습식자분은 액상 상태로 미세 표면 균열에 더 민감하므로 검사 목적에 따라 선택한다.
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