개념 한 쪽
자분탐상과 관련된 검사방법은 목적과 대상 소재의 특성에 따라 선택한다는 점을 이해해야 한다. 형광 자분탐상은 자외선을 사용하여 형광을 관찰하므로 암실 환경과 자외선 조사 강도, 측정 장비의 규격을 만족시켜야 한다는 점이 핵심이다. 또한 자계를 만들기 위한 방법인 극간법과 프로드법의 차이를 알고, 두꺼운 부재의 내부 결함 검출에는 다른 비파괴검사 방법이 적합하다는 점을 구분해야 한다.
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출제기준 단원 「검사방법의 종류 및 특징」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 암실 조도 기준 확인 | 1 | 형광 관찰용 암실의 조도 허용값을 묻는 문제 |
| 자외선 강도와 측정 거리 | 1 | 자외선등의 측정 거리와 최소 강도값을 짝지어 묻는 문제 |
| 자외선 측정 장비 구분 | 1 | 자외선 강도 측정에 적합한 측정기기를 가리는 문제 |
형광 자분탐상시험은 형광 자분이 자외선을 받았을 때 발광하는 성질을 이용하여 표면 및 표면 근처 결함을 검출하는 방법이다. 이 시험은 형광 빛의 대비를 확보하기 위해 암실에서 관찰해야 하고, 한국산업규격(KS)에 따라 관찰면의 조도는 20 Lux 이하로 제한한다는 점을 기억해야 한다.
형광 자분탐상에서 자외선등의 강도는 시험체 표면에서 정해진 거리에서 측정하여야 하며, 규격상 광원과 시험체 표면 사이의 기준 거리는 38cm이고 이 거리에서 측정한 자외선의 세기는 적어도 800 마이크로와트 퍼 제곱센티미터여야 한다. 자외선의 강도는 가시광선용 조도계로 측정할 수 없고, 자외선 전용 측정기(자외선 강도계)로 측정해야 한다.
자계 형성 방법으로는 극간법(Yoke)과 프로드법(Prodded current)이 있으며, 두 방법은 접촉 여부와 부수 현상이 서로 다르다. 극간법은 시험편에 자석을 접촉시켜 자계를 만들므로 전극 지시나 스파크 발생 위험이 없고, 프로드법은 전극 접촉으로 전류를 흘려 자계를 형성하므로 전극 지시가 발생할 수 있어 화재 위험이 있거나 표면 손상을 우려하는 곳에서는 주의가 필요하다.
검사방법의 적합성은 대상의 두께와 결함 위치에 따라 달라진다. 두꺼운 용기나 심부 내부 결함을 검사할 때는 깊이 방향 탐지가 우수한 초음파탐상검사(UT)가 표준적으로 권고되며, 자분탐상은 표면과 표층 결함 검출에 적합하다는 구분을 명확히 해야 한다.
형광 자분탐상 관련 문제는 암실 조도 기준이나 자외선 강도 측정 거리, 측정 장비의 종류를 묻는 형태로 출제된다. 예를 들어 암실 조도 기준을 묻는 문제에서는 정답이 20 Lux 이하이고, 자외선 강도 측정 거리를 묻는 문제에서는 38cm와 해당 거리에서의 자외선 세기가 적어도 800 마이크로와트 퍼 제곱센티미터인 점을 함께 떠올려야 한다. 자외선 강도 측정은 조도계로 할 수 없으므로 자외선 강도계를 사용해야 한다는 점을 실수하기 쉽다.
극간법과 프로드법을 비교하는 문제에서는 '접촉 여부'와 그에 따른 전극 지시 및 아크 발생 가능성을 기준으로 선지를 판단하면 빠르게 정답을 찾을 수 있다. 그리고 '두꺼운 용기 내부 결함'을 검사 방법으로 묻는 문제에서는 초음파탐상검사(UT)를 우선으로 떠올려야 한다.
형광자분탐상시험의 단점은 암실을 필요로 하는 것이다. 암실의 조도는 얼마 이하여야 하는가? (단, 관찰면의 밝기 기준이며 한국산업규격에 따를 때)
정답 ② · 형광자분탐상시험용 암실의 허용 조도 기준을 묻는 문제이다. 형광 자분의 지시는 자외선 조사에 의한 형광 발광으로 관찰하므로, 주변 백색광이 강하면 형광과의 대비가 줄어들어 미세한 지시를 놓치기 쉽다.
형광 자분탐상시험은 암실에서 형광 현미경으로 관찰하므로, 외부 빛이 형광을 가리지 않도록 조도를 엄격히 제한해야 한다.
ASME Sec.XI에 따라 원자로용기의 사용전 쉘, 헤드, 노즐 용접부의 100% 체적 검사 방법은?
정답 ① · ASME Sec.XI(미국기계학회 압력용기 및 보일러 규격 제11권)은 원자력 발전소의 가압경수로 용기와 같은 주요 구성부품의 검사 기준을 규정하고 있습니다. 원자로 용기의 쉘(Shell), 헤드(Head), 노즐(Nozzle) 용접부와 같은 두꺼운 판재의 내부 결함을 검사하기 위해서는 방사선 투과 시험보다 깊이 방향의 결함 검출 능력이 우수하고 두께 두께에 대한 민감도가 높은 초음파 탐상 검사(UT)가 사용전 검사 및 정기 검사의 표준 방법으로 지정되어 있습니다.
두꺼운 원자로 용기 내부 결함 검출에는 깊이 방향 탐지 능력이 뛰어난 초음파탐상검사(UT)가 ASME Sec.XI에서 표준으로 규정한다.
형광자분을 사용하는 자분탐상시험시 광원으로부터 몇 cm 떨어진 시험체 표면에서 자외선등의 강도는 최소 800 μW/cm² 이상이어야 하는가?
정답 ② · 영구자석을 이용한 극간법(요크법)은 별도의 전원장치가 필요 없어 휴대가 간편하고 현장 작업성이 뛰어납니다. 따라서 대형 구조물의 전체를 검사하기보다는, 용접부나 피로균열이 의심되는 특정 국부적인 부분을 신속하게 검사하는 데 가장 효과적으로 활용됩니다.
형광 자분탐상 시 자외선등 강도 측정 거리는 시험체 표면에서 38cm 이내여야 한다.
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