Nondestuctive Examination

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1 Nondestuctive Examination

2 Visual Examination (VT)
1. 원리 및 검사 방법 VT는 재료, 제품 또는 Workpiece를 직/간접으로 관찰하여 표면 결함 등의 유무를 알아내는 방법이다. VT를 잘 수행하기 위해서는 피검사체에 대한 많은 지식과 경험이 요구된다. 또한 검사자는 결함의 검출뿐만 아니라 결함의 유해 여부 및 발생 원인도 알아야 한다. VT는 직접(Direct)과 간접(Remote) VT로 나뉜다. ① Direct VT : 일반적으로 검사 대상과의 거리가 600mm(24in) 이내이고 표면과의 각도가 30도 이상으로 접근성이 충분할 때 사용. 관찰의 용이함을 위하여 거울이나 조명이 사용되기도 한다. ② Remote VT : 경우에 따라 거울, 망원경, 내시경, Fiber Optics, Camera와 같은 장비를 사용하는 방법. 검사 시 Inspector들은 보통 Hammer, Pick, Scaper 등을 사용하여 Scale의 두께를 측정하거나 Scale 하부 Shell의 건전성을 파악한다. 또한 Depth Gage는 Corrosion Pit의 깊이를 측정하는데 사용되며 Calipers는 Corrosion Loss를 측정하기 위한 Nozzel 내경을 측정하는데 효과적이다. 2. 적용범위 - 제품 생산에 사용될 소재(소재, 중간 가공재료, 부품) - 생산제품(Fitting류, Pipe, Valve, 용기류) - 구조물 - 결함이 있는 제품, 파손된 제품

3 Visual Examination (VT)
3. 장 점 단순하며 모든 장치에 적용할 수 있는 유일한 NDE이다. 직접 관찰하기 때문에 부식의 여러 형태(Corrosion, Erosion, Hydrogen Blistering 등)를 구별할 수 있으며 부식이 발생한 곳 중 다른 방법의 NDE가 필요한 부분을 선별하는데 도움이 된다. 4. 단 점 시험체 내부 손상 및 보이지 않는 형태의 손상(Fatigue, SCC 등)이 있을 수 있으므로 VT 단독으로는 장치의 Reliability를 보장할 수 없으며 의심이 가는 곳은 반드시 다른 방법의 검사를 통해 건전성을 확인해야 한다. <Calipers> <Depth Gages>

4 Dye-Penetrant Examination (PT)
1. 원리 및 방법 Workpiece 표면에 Penetrant를 도포해 액체를 균열 등의 불연속부에 침투시킨 후 Developer를 적용하면 스며들었던 Penetrant가 누출되어 불연속부의 존재여부를 알 수 있다. ① Workpiece의 표면을 Clean하고 Dry한 상태로 만들어 Liquid Penetrant가 Surface를 완전히 적시도록 한다. 이때 Penetrant의 침투를 방해하는 Scale은 제거하고 불균일한 표면은 Grinding을 한다. ② Penetrant를 시험부에 적시면 모세관 현상에 의해 Penetrant가 Cavity로 스며들게 된다. ③ 표면장력에 의해 Liquid가 Wet한 표면에서 Dry한 Cavity로 빨려 들어간다. ④ Solvent로 적신 천으로 Penetrant를 닦아낸다. Solvent로 Penetrant를 직접 씻어내는 것은 Cavity에 스며든 Liquid도 제거할 수 있으므로 주의해야 한다. ⑤ 표면이 Dry하고 Cavity가 Wet하기 때문에 역삼투압 현상이 발생하여 Cavity 속에 빨려 들어갔던 Liquid가 표면으로 흘러 나오게 된다. ⑥ Penetrant 제거 직후 Developer를 이용하여 Penetrant의 식별을 용의하게 한다. Developer는 매우 미세한 Powder로 Liquid Penetrant를 빨아들여 Crack의 식별을 더욱 쉽게 만든다. <Developer>

5 Dye-Penetrant Examination (PT)
2. 적용범위 용접부, 주강품 및 단조품 등의 금속뿐 아니라 유리, 세라믹, 플라스틱 등 거의 모든 재질의 제품에 적용 가능하며 Stress-Corrosion Cracking, Creep, Mechanical or Thermal Fatigue, Hydrogen Attack으로 인한 Crack을 찾을 수 있다. 3. 장 점 - 거의 모든 재질, 제품에 적용이 가능하다. - 검사 방법이 간편하고 결과를 즉시 알 수 있다. - 시험체의 크기, 형상에 큰 영향을 받지 않는다. - 미세한 균열도 찾아낼 수 있다. - 장비 및 시험에 드는 비용이 저렴하다. 4. 단 점 - 표면 검사에만 적용할 수 있다. - 시험온도의 제한이 있다(15~52℃). - Porous한 시험체는 검사할 수 없다. - 시험체가 Penetrant와 반응하여 손상을 입을 수 있다. - 초기 Cleaning이 필요하며 시험 후에도 Cleaning이 필요하다. <PSV Bellows의 PT 검사>

6 Magnetic Particle Examination (MT)
1. 원 리 Ferromagnetic 재료에 말굽자석을 갖다 대면 (a)와 같은 형식으로 자화된다. 이때 자화된 Ferromagnetic 내의 자기력선의 모양은 (b)와 같다. 만약 자화된 Ferromagnetic 내에 불연속점이 있다면 자기력선은 그곳을 통과하지 못하고 (c)처럼 재료의 표면을 통해 Leak 되게 된다. 결함의 면적이 클 수록, 위치가 표면에 가까울 수록, 자기력선과 결함의 각도가 수직일 수록 Leakage가 크며 이런 곳에 색깔이 있는 Magnetic Particle을 뿌리면 Leakage가 발생한 곳에서 Magnetic Particle을 끌어당겨 결함의 유뮤를 알 수 있는 것이다.

7 Magnetic Particle Examination (MT)
2. 방 법 MT에는 Electromagnetic Yoke를 이용하는 방법과 Electric Prod를 이용하는 두 가지 방법이 있다. Electromagnetic Yoke는 말굽자석과 같은 기능을 하지만 Electro Prod는 +, - 전극을 만들어 재료 내에 원형의 자기력선을 생성시킨다. Flaw는 자기력선에 수직으로 위치할 때 가장 발견하기 쉽기 때문에 MT 시 최소 2회 이상 극의 방향을 바꾸어(90℃) 검사한다. Magnetic Particle은 Dry Type와 Wet Type이 있으며 Wet Type이 더 Sensitive 하지만 Rough Surface나 Liquid를 사용하기에 너무 뜨거운 곳에서는 Dry Type을 사용한다. <Electromagnetic Yoke> <Electric Prod>

8 Magnetic Particle Examination (MT)
3. 적용범위 MT는 Ferromagnetic의 표층부에 존재하는 결함을 검출하는데 효과적이며 균열이나 그와 유사한 결함의 검출을 목적으로 한다. Ferromagnetic Material만 적용 가능하므로 Austenitic Stainless Steel에는 적용할 수 없다. 또한 페인트, 도금 등의 표면처리가 두껍게 이루어진 것은 제거 후 시험하여야 한다. MT를 주로 적용하는 곳은 ① 구조물, 고압용기, Tank 등의 용접부, ② 기계장치 / 부품 검사, ③ Pipe / Fitting 류 등 4. 장 점 - PT 보다 훨씬 Sensitive 하며 표면 균열 검사에 가장 적합하다. - 결함 모양이 표면에 직접 나타나 육안으로 관찰할 수 있다. - 시험품의 크기, 형상 등에 크게 구애 받지 않는다. - 작업이 신속, 정확하다. 5. 단 점 - Ferromagnetic 재료에만 적용할 수 있으므로 Austenitic S.S.은 적용 불가능하다. - 내부검사가 불가능하며 PT와 마찬가지로 Crack의 깊이를 알기 위해서는 UT와 같은 수단을 이용해야 한다. - 불연속부의 위치가 자속 방향과 수직인 경우에만 검출 가능하다. <MT를 적용하기 전, 후 비교 사진>

9 Ultrasonic Examination (UT)
1. 원 리 UT는 초음파(Ultrasonic)를 시험체 내로 보내 시험체 내에 존재하는 불연속을 검출하는 방법이다. 초음파는 시험체인 Solid와 Gas, Liquid, 다른 Solid 계면에서 반사가 되며 Flaw는 Material 내에서 Solid-Gas 혹은 Solid-Solid Interface 역할을 한다. 따라서 초음파가 불연속부로부터 반사되어 감쇠되는 에너지량과 되돌아올 때까지 걸린 시간, 시험체를 투과할 때 감쇠되는 양의 차이를 적절한 표준자료와 비교하여 결함의 위치와 크기를 측정한다.

10 Ultrasonic Examination (UT)
2. 방 법 UT는 우선 Transducer를 이용하여 시험체 내로 초음파를 내보내게 된다. 이때 Transducer와 시험체 사이의 Air-gap을 없애기 위해 Couplant를 도포한다. Transducer를 통해 방출된 초음파는 반사되어 다시 Transducer로 되돌아오고 그 신호를 Receiver에서 받아 불연속점의 존재 여부를 분석한다. 한편 초음파에는 종파(Longitudinal Wave)와 횡파(Shear Wave)가 있으며 각각의 특성에 따라 종파는 Remaining Wall Thickness, Hydrogen Blister나 내부 Flaw의 위치를 측정하는데 사용되며 횡파는 Crack의 유무, Crack의 Size를 측정하는데 사용된다. <Longitudinal Wave> <Shear Wave>

11 Ultrasonic Examination (UT)
3. 적용범위 UT는 압력용기, 구조물 등의 검사에 많이 사용되며 보통 RT가 곤란한 경우 많이 사용된다. 그 응용범위는 ① 결함검사 : 원소재 검사, 용접부 결함검사, ② 두께측정, ③ 탄성율 측정, ④ 금속 조직 연구, ⑤ Crack Size 측정 4. 장 점 - 침투력이 높아 매우 두꺼운 시편의 결함을 찾아낼 수 있다. - 고감도이므로 미세 결함도 검출 가능하다. - 내부 불연속의 위치, 크기, 방향, 모양을 정확히 측정할 수 있다. - RT에 비해 검사자, 주변 환경에 대해 안전하다. - Crack Size(Depth)를 알 수 있는 유일한 NDE이다. 5. 단 점 - 기술자에 의해 Data의 정확성이 크게 달라지며 수동 탐상의 경우 숙련된 기술자가 요구된다. - 표면이 거칠거나 모양이 불규칙한 것, 반사면이 평행하지 않은 부품은 적용이 곤란하다. - 표면 아래의 얕은 결함은 검출이 어렵다. - 내부 조직의 Grain Size가 크고 기포가 많은 경우 적용하기 곤란하다(초음파가 Grain Boundary에서 산란). - 표준 시험편 또는 대비 시험편이 요구된다.

12 Radiographic Examination (RT)
1. 원 리 X-ray와 γ-ray는 물체를 투과하는 성질을 가지며 물체를 투과하는 도중 흡수나 산란을 받으므로 투과 후 강도는 투과 전의 강도에 비해 약해진다. 이때 감쇠되는 정도는 물체의 두께와 밀도에 따라 달라진다. Flaw는 재료의 두께를 감소시키며 이곳에 방사선을 투과시키면 주변의 Material 보다 더 많은 양의 방사선이 통과하게 된다. 그러므로 Flaw가 존재하는 부분은 필름에 검은 형태로 나타나게 된다. <방사선이 물체를 투과하면 강도가 약해진다>

13 Radiographic Examination (RT)
2. 검사방법 RT의 기본적인 방법은 방사선원을 이용하여 시험체로 방사선을 투과시킨 후 투과된 방사선을 필름에 기록하는 것이다. 이때 시험체에 따라 방사선원과 필름의 적절한 선택이 중요하다. ① Radiation Source : 방사선의 에너지는 시험체를 투과할 수 있는 능력을 결정하며 에너지가 높을 수록 두꺼운 시험편을 투과할 수 있다. 그리고 방사선의 세기는 필름의 적절한 노출 시간을 결정하며 두꺼운 시험편일 수록 높은 세기의 방사선이 필요하다. ② Photographic Film : Film의 가장 중요한 특성은 Gradient(Contrast)와 Grain(Definition)이며 Gradient가 높을 수록 Grain이 미세할 수록 Sensitivity가 높아진다. <Gradient에 따른 필름의 차이> <Grain에 따른 필름의 차이>

14 Radiographic Examination (RT)
3. 적용범위 - 소재(원소재, 주조품, 단조품, 압연품) 등의 결함조사 : Porosity, Blowdown, Shrinkage, Crack 등 - 용접부 결함 검사 : Slag, Porosity, Crack 등 - 배관 등의 두께 검사 - 내부 형상 검사 - 기타 : 용기 내부 Level 측정 등 4. 장 점 - 거의 모든 재질을 검사할 수 있으며 표면 / 내부 결함을 검출 가능하다. - 검사결과를 영구적으로 남길 수 있다. - 대부분의 용접 결함에 대한 검출 능력이 높다 5. 단 점 - 방사선의 안전한 관리에 어려움이 따른다. - 제품 형상, 두께, 크기에 의해 검사가 어려운 경우가 있다. → 서비스 중의 Nozzel Opening에는 적용 불가 - 다른 비파괴 검사보다 시간 및 비용 소모가 크다

15 참고 : RT 검사 결과의 예 (용접 결함)

16 참고 : RT 검사 결과의 예 (용접 결함)

17 Acoustic Emission Testing (AE)
1. 원 리 Ductile Material에 가해지는 Stress가 점점 증가하면 Flaw에 응력이 집중되어 소성변형이나 Carck이 발생하고 이때 Stain Energy가 방출된다. 이러한 에너지 방출은 주파수 범위가 50kHz~10MHz 정도의 초음파를 발생시키며 이 초음파를 검출하므로써 재료 내부의 변화를 알아내고 파괴를 예지할 수 있다. 2. 검사방법 AE는 Acoustic Sensor를 OD Surface에 붙인 후 Vessel 내에 물을 채우고 서서히 압력을 높여 최근 운전 시 도달했던 최고 압력 이상으로 압력을 가한다. Acoustic Emission은 Material 내의 Flaw에서 응력이 집중되어 소성변형이나 Microcrak의 진행이 일어날 때 나타난다. 이때 운전 시 도달했던 압력 이하에서는 소성변형이나 Crack의 진행이 일어나지 않으므로 최소 운전최고압력 보다 10% 높게 압력을 걸어주어야 한다. 가능한 경우 20% 정도로 올려주는 것이 바람직하다. AE는 Brittle Fracture의 우려가 있기 때문에 반드시 Minimum Design Temp 보다 높은 온도에서 수행되어야 한다. <AE의 기본 작동 원리>

18 Acoustic Emission Testing (AE)
3. 적용범위 균열 위치와 균열의 성장성 유무를 측정할 수 있으며 국내에서는 주로 LPG Ball Tank 결함의 성장성 유무를 진단하는데 적용되고 있다. 4. 장 점 - 내/외부의 결함, Scale 여부, 모양 등에 관계없이 적용 가능하다. - 한 번의 시험으로 Pressure Vessel 내의 모든 부분의 Crack의 유무와 위치를 찾아낼 수 있다. 5. 단 점 - 반드시 Hydrostatic Test를 수행하여야 한다. - Test를 수행하는 Vendor의 수준에 따라 Reliability가 달라질 수 있다. <Acoustic Sensor>

19 IRIS (Internal Rotary Inspection System)
1. 원 리 IRIS에서는 15MHz의 초음파 탐촉자를 사용한다. 그림에서 보는 것처럼 초음파 탐촉자 앞에는 45°로 회전하는 Mirror가 달려 있어 외부에서 연속적으로 주입되는 물의 압력에 의해 터빈이 1,800rpm으로 회전하게 된다. 초음파는 이 Mirror를 통해 튜브 내면과 외면을 통과하여 얻은 신호를 본체로 전송하여 모니터에 표시하게 된다. 여기서 물은 터빈을 회전시키는 에너지로 사용되며 또한 초음파 탐촉자와 튜브간의 Couplant로 사용된다. 초음파 튜브 검사 시스템을 IRIS라고 흔히 부르는데 이는 초음파 탐촉자가 튜브의 내부에서 회전한다는 Internal Rotary Inspection System의 첫 글자를 따서 만든 단어이다.

20 IRIS (Internal Rotary Inspection System)
2. 적용범위 열교환기 튜브의 내외면의 상태 등을 파악하고 튜브에서 발생될 수 있는 부식 및 침식 등 각종 결함을 화면상으로 파악하여 튜브의 현재 상태와 잔여수명을 판단할 수 있다. 3. 검사방법 초음파 탐촉자는 외부에 있는 드라이브 모터를 사용하여 작동되며 일반적으로 30m 이상의 깊이까지 검사가 가능하다. 또한 검사 속도를 자유롭게 조정할 수 있으며 검사 가능 튜브 사이즈는 일반적으로 12.2mm ID에서 63.5mm OD이다. 8.6mm에서 12.2mm ID 혹은 63.5 mm OD의 범위에서 사용하기 위해서는 옵션의 탐촉자를 사용해야 한다. 초음파가 튜브의 내면과 외면을 잘 투과 할 수 있도록 하기 위하여는 내면의 클리닝이 필수적이며 표면이 깨끗할 수록 정밀도가 향상된다. 일반적으로 10,000 psi 정도로 Hydro Blast 클리닝하면 별 문제가 없다. 결함의 종류와 빈도에 따라 다를 수 있지만 초음파 튜브 검사 시스템을 사용하여 6m 튜브 한 개를 검사하는데 약 10분 정도가 소요된다. <IRIS Probe>

21 IRIS (Internal Rotary Inspection System)
4. 특징 및 장점 탄소강이나 비철금속, 플라스틱과 같은 거의 모든 재질의 튜브에 대하여 검사가 가능하다. 특히 ET(Eddy Current Test) 적용이 어려운 강자성체의 튜브 내외면을 검사할 수 있으며 Digital Rotary B 스캔으로 표시하여 튜브상태를 한 눈에 관찰할 수 있어 현장에서 판독이 가능하다. 또한 디스플레이하고 있는 화면을 작업 현장에서 즉시 프린터를 사용하여 하드카피 하는 것이 가능하며 본체 내에 저장하였다가 작업을 마친 후 한 번에 출력할 수도 있다. 5. 검사 결과의 예 첫 번째는 아무 결함이 없는 튜브에서 나온 화면이며, 두 번째는 내면에 스케일이 끼어 있으나 아직 이상은 없는 튜브이다. 세 번째는 내면에 피팅이 발생하고 있음을 볼 수 있다. 네 번째는 내면에 작은 피팅이 있는 것을 보여주고 있다. 다섯 번째는 외벽에 피팅이 있음을 보여준다. 여섯 번째 역시 외면에 있는 피팅을 보여주고 있다. 내벽 외벽

22 Eddy Current Testing (ET)
1. 원 리 교류가 흐르는 코일을 전도체에 가까이 하면 코일 주위에 발생된 자기장이 도체에 작용하게 된다. 코일의 자기장은 교류에 의해 생긴 것이므로 도체를 관통하는 자속의 방향은 시간적으로 변한다. 이때 도체에는 도체를 관통하는 자속의 변화를 방해하려는 기전력이 생긴다. 이것을 전자유도라 한다. 도체는 이 기전력에 의해 와전류(Eddy Current)라는 교류전류가 생긴다. 도체에 생긴 와전류의 크기 및 분포는 주파수, 도체의 전도도와 투자율, 시험체의 크기와 형상, 코일의 형상과 크기, 전류, 도체와의 거리, 균열 등의 결함에 의해 변한다. 따라서 시험체에 흐르는 와전류의 변화를 검출함으로서 시험체에 존재하는 결함의 유무, 재질 등의 시험이 가능해진다. 그러나 교류는 표피효과가 있어 도체로 흐르는 교류 또는 와전류는 도체의 표면층에 집중하여 흐르며 내부로 들어갈수록 급격히 감쇠한다. 감쇠의 정도는 주파수, 시험체의 전도도, 투자율이 클수록 현저히 커진다. <Eddy Current Testing의 기본 원리>

23 Eddy Current Testing (ET)
2. 검사방법 Eddy Current가 시험체의 재질이나 결함의 특성에 의해 변화하는 현상으로부터 다음과 같은 방법의 ET를 실시한다. 시 험 Eddy Current 영향인자 적 용 대 상 탐상검사 결함(크기, 형상, 위치 등) 철, 비철재료의 관, 봉, 선판 등 재질검사 전도도의 변화 투자율의 변화 비철 / 철강 재료 피막두께 측정 도체, 코일 간 거리변화 두께변화, 금속막 두께 금속면 상의 절연체막의 두께 치수검사 치수, 형상 변화 비철, 철강재료 3. 적용범위 ET는 주로 표층부 결함을 검출하기 위해 관, 봉, 선 등의 제조, 보수검사 시 탐상검사에 적용되고 있다. 또한 Eddy Current의 시험방법에 따라 열교환기 튜브의 보수검사, 항공기 부품의 보수검사 등에서 다른 검사법의 적용이 곤란한 부위까지 탐상할 수 있어 편리하게 이용된다. 주로 사용되는 곳은 다음과 같다. - 금속의 전도도 측정 - 금속판 Turbine Blade, Rivet Hole 등의 Crack 검출 - 항공산업에서 각종 중요 부품 검사 - 금속재료에서 이종 재료의 검출 - 열교환기 튜브의 결함 검출 - 각종 튜브 검사

24 Eddy Current Testing (ET)
4. 특성 및 장점 - 일반적으로 비접촉 시험이며 시험속도가 빠르다. - 표면결함 및 관의 내외면 결함검출에 적당하다. - 시험지시가 전기적 출력으로 얻어져 자동화하기 쉽다. - 시험지시로부터 결함크기를 어느 정도 추정할 수 있다. - 고온 시험체의 탐상이 가능하다. - 시험결과의 기록 보존이 가능하다. 5. 검사 결과의 예 <표면결함검출> <튜브결함검출>

25 Remote Field Testing (RFT)
1. 개 요 RFT는 기존의 Eddy Current Test와 유사하며 종종 ‘Remote Field Eddy Current Testing’이라고도 불린다. 하지만 둘 사이의 가장 큰 차이점은, RFT는 주로 Ferromagnetic Tube 검사에 쓰인다는 것이다. 기존의 ET을 Ferromagnetic Material에 적용할 경우 강한 Skin Effect 때문에 Tube Wall의 Full Thickness를 측정할 수 없다. 예를 들어 기존의 ET로 일반적인 Heat Exchanger Tube(약 10mm)를 검사할 경우 ID/OD를 투과하기 위해서는 30Hz 정도의 낮은 주파수가 사용되어야 하지만 그럴 경우 Sensitivity가 너무 낮다. 이 때문에 Ferromagnetic Tube 검사 시에는 RFT가 유용하다.

26 Remote Field Testing (RFT)
2. 원 리 RFT의 Probe는 하나의 Exciter Coil과 하나 이상의 Detector로 구성되어 있다(ET의 경우 Exciter Coil과 Detector 구분이 없다). Exciter와 Detector는 Tube Diameter나 그 이상의 거리로 고정되어 있다. Exciter Coil에서 저주파의 교류를 보내 자기장을 형성하면 자기장의 변화가 발생하여 축 방향으로 강한 원주형의 Eddy Current가 발생된다. 이 Eddy Current에 의해 Exciter Coil에 의해 생성된 자기장을 방해하는 방향으로 자기장이 형성된다.

27 Remote Field Testing (RFT)
2. 원 리(계속) Tube Wall의 저항과 유도 커플링(Inductive Coupling)의 결함으로 Eddy Current로 인해 발생한 자기장은 Magnetic Exciting Field와 완전히 평형을 이루지 못한다. 그러나 Eddy Current Filed가 Exciter Field보다 더 퍼질 수 있기 때문에 Eddy Current로 인해 생성된 자기장은 Tube 축을 따라 더욱 뻗어나간다. 이 두 자기장의 Interaction은 상당히 복잡하나 중요한 것은 Exciter Coil 근처에서는 Exciter Field가 강하고, 멀어질 수록 Eddy Current Field가 강해진다. 이때 Receiving Coil은 Eddy Current로 인한 자기장이 강한 곳에 위치한다. 즉 Exciter Coil에 의한 자기장에는 영향을 받지 않지만 2차 자기장으로부터 형성된 자기장의 세기는 측정할 수 있는 거리이다. 이렇게 Receiver가 결함으로 발생된 전류의 변화를 감지하여 결함 유무를 확인하는 것이다.

28 (Internal Rotary Inspection System)
참고 : 열교환기 검사 기법 장단점 비교 검사기법 장 점 단 점 Eddy Current Testing (ET) - 신속한 Data 획득률(Acquisition Rate) (초당 60”까지 가능) - 튜브 내부가 아주 Clean하지 않아도 됨 - Pitting, 축방향 균열, 튜브 Support(Baffles) 하부 손상에 대한 검출 능력이 매우 좋음 - Non-Ferromagnetic 튜브에만 우수함 - 원주상 균열(Circumferential Crack)은 검출이 어려움 - 튜브 두께를 관통하는 결함은 %로 주어짐 (결함 종류에따라 ±25%까지) - 검사자에 매우 의존적임. 검사원은 기능 시험을 거쳐 자격이 확인되어야 함 Remote Field Testing (RFT) - 전반적인 Volume loss 및 큰 pitting 검출에 좋음 - 튜브 내부가 아주 clean 하지 않아도 됨 - 탄소강 및 저합금강 튜브에 적용할 수 있음 - 원주상 균열(Circumferential Crack) 검출이 용이함 - 데이터 획들률이 매우 느림 - 검사기법이 volume loss를 기반으로 하므로 작은 Pitting은 놓치게 됨 - 정확도는 ±25%임 - 축방향 균열(axial cracking)은 검출이 어려움 - 큰 결함이 없는 경우 Support plate(baffle)나 Tubesheet 하부는 검출 불가 IRIS (Internal Rotary Inspection System) - 튜브의 volume loss 보다는 두께 측정 결과를 제공 - 매우 정확함 - Pitting과 튜브 두께 감소를 검지 - 데이터 획득률이 매우 느림 - 튜브가 매우 Clean 해야 함(30K 또는 Dry Grit Blasting) - 균열 검출은 신뢰하기 어려움

29 Guided Wave(유도초음파 탐상검사)
1. 개 요 접근이 어렵거나 불가능한 고소배관, 지하배관, Wall 통과 배관 / 장거리 배관 등을 원거리에서 유도초음파(Guided Wave)를 이용하여 검사하는 방법이다. 2. 원 리 검사체 내로 입사된 후 경계면 상의 변화로 발생된 기존의 종파, 횡파형 초음파를 중첩의 원리를 통해 구조물의 기하학적 형상을 따라 유도된 새로운 형태의 초음파로 합성한 것을 유도 초음파라 한다. 이때 Pipe 단면적의 변화로 인하여 반사되어 돌아온 초음파를 분석하여 Pipe의 상태를 평가한다.

30 Guided Wave(유도초음파 탐상검사)
3. 특 징 - 반사된 초음파를 이용하므로 접근 불가능한 배관 및 원거리 배관도 검사할 수 있다. - 장거리 배관 및 Insulation의 경우 기존 검사에 비해 시간 및 비용을 절감할 수 있다. - 보온재 제거, 접촉 매질, Paint 제거 등이 불필요하다. - Pipe의 재질 및 내용물에 상관없이 검사가 가능하다. 4. 적용범위 - CUI(Corrosion Under Insulation) 검사 - Tower, Reactor 등의 고공배관 검사 - Sleeved Road Crossings 검사 - Wall Penetrations 검사 - Very Long Ranges Pipe 검사 - 지하배관 검사

31 Guided Wave(유도초음파 탐상검사)
5. 검사 장비의 구성 Wavemaker Instrument - 신호 수집 / 변환 Computer - 신호 해석 Transducer Ring - 배관 Size별(2”~38”) - Type별(Solid, Infratable) - Solid Ring : 2”~8” / 120℃까지 적용가능 - Infratable Ring : 6”~36” / 70 ℃까지 <Solid Ring> <Intratable Ring>

32 Guided Wave(유도초음파 탐상검사)
6. 검사 결과의 예 Transducer에서 초음파를 시험체 내로 내보내면 변화가 있는 곳에서 반사되는 초음파가 발생한다. 이것을 파형으로 나타내면 아래의 그래프와 같이 나타난다. 용접부, Support, Bend 부에서도 파형의 변화가 생기기 때문에 Corrosion이나 Crack의 파형과 잘 구분을 해야한다.

33 Guided Wave(유도초음파 탐상검사)
7. 제한사항 - Ring 설치 구간 약 1m 가 필요 - Ring 설치를 위한 Pipe 주변 공간 (Solid : 3” , Inflatable : 2”)이 필요 - 고온배관 적용이 어려움 (Solid : 120℃ , Inflatable : 70 ℃) - 역청질 보냉제(Bitumen)는 초음파 신호의 감쇠가 있음 - 진동구간에서 신호의 감쇠가 있음 - General Corroded Pipe의 경우 신호의 감쇠가 있음 - 정확한 결함의 분류와 Sizing이 어려움(의심 구간은 상세검사가 필요함) - 형상이 복잡한 배관은 여러 번 검사 실시 Weld의 경우 6개 가량 검사가능 Tight한 Bend의 경우 두번째 Bend 앞까지 검사가능 Branch의 경우 큰 신호감쇠가 있음 Drain의 경우 큰 영향 없음 Flange의 경우 검사범위의 끝임 - 정확한 Data 분석을 위해서는 검사자가 전문적인 교육과 경험 등이 요구된다(Data 분석이 매우 복잡). 이에 따라 GUL(Guided Ultrasonic Ltd.)사의 교육과정 이수 후 자격을 취득한 자에 한해 검사 및 Data 분석이 허용된다.

34 누설검사 (Leak Test) 1. 원 리 2. 장단점 3. 누설시험 적용 압력(설계에 따라 다를 수 있다)
1. 원 리 누설(Leak)이란 시험체 내부 및 외부의 압력차 등에 의해서 기체나 액체를 담고 있는 기밀용기, 저장시설 및 배관 등에서 내용물의 유체가 누출되거나 다른 유체가 유입되는 것을 말하며, 시험체의 불연속부에 의해 발생된다. 이때 유체의 누출, 유입 여부를 검사하거나, 유출량을 검출하는 방법을 누설시험이라 한다. Heat Exchanger의 수압검사도 누설검사의 일종이다. 2. 장단점 누설시험은 검사 속도가 빠르며 비용이 적게들 수 있고 검사속도에 비해서 감도가 좋은 장점이 있는 반면 결함의 원인 형태를 알 수 없고 개방되어 있는 시스템에서는 사용할 수 없으며 수압 시험이 시험체에 손상을 줄 수 있는 단점을 가지고 있다. 3. 누설시험 적용 압력(설계에 따라 다를 수 있다) 강도시험 PSI (KG/㎠ G) 4) 기밀시험 PSI (KG/㎠ G) SERVICE TEST 시험종류 배관CLASS 2) 수압시험 (HYDROSTAIC TEST) 3) 기압시험 (PNEUMATIC 1) 125 Lb 300(21.1) SEE NOTE 25(1.8) AIR, 50Lb STM 150 Lb 378(26.6) 300 Lb 955(67.3) N/A AIR, 150Lb STM 600 Lb 1878(132.2) 900 Lb 2800(197.2) NOTE 기압시험(PNEUMATIC TEST)용 유체는 불활성 GAS 사용을 원칙으로 하되, AIR를 사용하여 SERVICE 압력 이상으로 압축할 경우 내부 OIL 등이 제거된 깨끗한 상태이어야 하며, 시험압력은 설계압력의 1.1배에서 실시한다 기밀시험 (TIGHTNESS OR RELIMINARY TEST)는 배관연결부 및 GASKET JOINT의 중요 누설부를 점검하는데 적용할 수 있다. 유체는 원칙적으로 STEAM을 사용하고, GAS를 사용할 경우는 불연성 또는 비독성 GAS를 사용하여야 한다. ANSI/ASME B31.1의 PRELIMINARY TEST 참조

35 Positive Material Identification (PMI)
1. 개 요 재료에 전자기파를 투과시키면 원자가 에너지를 흡수하여 여기상태(Excited state)로 되었다가 기저상태(Grounded state)로 되돌아 올 때 원자 고유의 특성X-선을 발하는데 분석 대상 물질의 고유의 특성 X-선을 반도체 검출기(Si-Pin)를 이용하여 분석한다. 이 방법은 미지시료의 Spectrum Pattern과 이미 알고 있는 물질의 Spectrum Pattern 등을 비교하여 미지시료의 Pattern 중에 알고 있는 Pattern이 포함되어 있으면, 미지시료에 후자의 물질이 함유되어 있다고 판정하는 방법이다. 2. 특 징 - 단순하게 원소에 대한 정성분석이 아니고, 화합물의 형태로 측정된다. - 구성원소의 상태를 알 수 있다(조성분석, 상태분석). - 시료는 소량으로도 좋으며, 시료 조정이 비교적 간단하고, 측정하는 것으로 의해 시료가 손상되지 않는다. - 시료가 분말로 되어 있어도 측정할 수 있다. - 시료의 형상이 판 형상, 괴상, 선상 등 어떤 모양이든지 측정 가능하다. - 430℃까지 고온의 시료를 직접 분석 가능하여 공정 상의 고온의 시료를 현장에서 분석 가능하다. - 탄소강내 Cr의 함량을 0.03% 미만으로 분석할 수 있다. - 분석 가능한 금속 성분 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, W, Pb, Bi, Sn, Pd, Ag, Al 등

36 Replica 1. 원 리 시료의 표면을 연마, 부식(Etching)시킨 후에 플라스틱 용액으로 적시고 용액이 건조된 후에 셀룰로즈 테이프로써 플라스틱 필름을 벗겨내면 이 Replica 플라스틱은 시료표면에 음화(negative)를 형성하게 된다. Replica 시험법은 이 시료를 광학현미경이나 전자주사현미경으로 금속조직의 변화 및 석출물 분포 등을 관찰하는 방법이다 2. 필요성 석유화학 및 발전설비에 사용하는 재질은 용접성을 높이기 위하여 저탄소 내열강을 주로 사용하는데, 이러한 재질은 물성치의 변화가 적기 때문에 대부분 금속조직의 변화를 관찰하여 손상의 정도를 평가할 수 있다. 그러나 고온 고압의 현장에서 시료를 채취하여 이동식 현미경을 사용하여 관찰하기는 어려우므로 금속 표면을 복제하여 실험실에서 관찰 및 분석하는 방법이 요구된다. 3. 작업순서 1) 거친 연삭(Rough Grinding) 2) 가는 연삭(Fine Grinding) 3) 연마(Polishing) 4) 부식(Etching) 5) 표면복제 채취 6) 마킹 및 Slide Glass에 부착 7) 필름관찰

37 적외선열화상검사 (Infrared Thermography)
1. 개 요 모든 물체는 절대온도 영도 이상의 온도를 갖고 있으며 그 온도에 해당하는 열에너지(적외선)을 방사한다. 적외선 열화상 검사는 피사체의 표면으로부터 방사(복사)되는 에너지를 적외선(Infrared Wavelength)형태로 검출하여 피사체의 온도 분포를 열화상 장치를 이용하여 영상으로 재현한 후 그 건전성을 검사하는 방법이다. 적외선 열화상 검사는 Thermal Inspection, Thermography, Thermal Imaging, Thermal Wave Imaging and Infrared Testing 등의 명칭으로도 불린다. 2. 장 점 시험체의 온도를 접촉하지 않고 원거리에서 신속하게 검사할 수 있다. 또한 검사 및 판독이 간단하며 다양한 분야에 적용이 가능하다.