접촉각이 90° 미만일 경우 액체가 모세관 벽면을 적시는 성질(친수성)이 강하므로, 액체-기체 계면이 오목면(concave meniscus)을 형성한다. 이 오목한 곡면에서 발생하는 모세관력이 중력을 이기기 때문에 액체가 상승한다. 반대로 접촉각이 90°를 초과하면 비친수성이 되어 볼록면이 형성되고 액체가 하강한다.
유화제의 분자구조는 친수기(물을 좋아하는 극성 부분)와 친유기(기름을 좋아하는 비극성 부분)로 구성되어 있으며, 이를 통해 수상(水相)과 유상(油相)의 계면에서 두 액체를 안정적으로 유화시킨다.
유화제는 서로 섞이지 않는 물질(물과 기름)을 균일하게 섞이도록 돕는 물질로, 분자 한쪽 끝은 물을 좋아하고 다른 쪽 끝은 기름을 좋아하는 양쪽성 구조를 가진다. 침투탐상검사의 침투액 제거 과정에서 유화제는 수용성 침투액 입자를 물에 녹도록 변환하는 역할을 수행한다.
형광침투탐상시험법(Fluorescent Penetrant Inspection)에서 결함 검출을 위해 사용되는 자외선의 중심 파장은 3650Å (365nm)이다. 이 파장의 자외선은 침투액에 포함된 형광물질(fluorescent dye)을 여기(excitation)시켜 가시광선 범위의 형광을 방출하게 하므로, 어두운 환경에서 결함 부위를 명확하게 관찰할 수 있다.
- 1500Å: 원자외선 범위이다.
- 6950Å: 가시광선 이상의 파장으로 형광 여기에 부적합하다.
- 8550Å: 가시광선 이상의 파장으로 형광 여기에 부적합하다.
침투액 기호에서 V는 염색, F는 형광, D는 이원성 침투액이다. 제거 방법은 A가 수세성, B가 기름베이스 유화제 후유화성, C가 용제제거성, D가 물베이스 유화제 후유화성이다. 용제제거성 염색 침투액의 기호는 VC이고, DVC는 용제제거성 이원성 염색 침투액이므로 이 조합이 틀렸다.
습식 현상제의 경우 현상제가 건조되어 피막을 형성한 직후부터 시작해야 하는데, 이는 습식 현상제의 용매가 증발하여 고형 피막층이 완성된 상태에서 결함의 신호가 명확히 나타나기 때문이다. 따라서 습식 현상제에서는 건조 직후부터 최종 판독 전까지의 시간을 현상시간으로 적용한다.
침투탐상시험의 현상시간은 결함 표시를 명확히 하기 위해 현상제가 완전히 표면에 정착된 후부터 측정해야 한다. 건식 현상제의 경우 현상제 적용 직후부터 시작하는데, 이는 분말이 즉시 침투액과 반응하기 때문이다.
ASME Sec. Ⅷ Div.1의 침투탐상시험(PT) 기준에서 평가 대상 제외(불수용 기준 이하)는 1/16인치(약 1.59mm) 이하의 결함지시로 규정하고 있다. 보기 4번의 1/18인치는 1/16인치보다 작으므로 평가 대상에서 제외된다. 1번 1/6인치(약 4.23mm), 2번 1/8인치(약 3.18mm), 3번 1/10인치(약 2.54mm)는 모두 1/16인치(약 1.59mm)보다 크므로 평가 대상에 포함되어 불수용 판정 가능성이 있다.
자외선 강도 보기는 기준을 1000μW/cm²이상으로 제시하고 있으나, KS B 0816에서 규정하는 형광침투액 관찰용 자외선 강도는 1000μW/cm²이상이 아니라 더 낮은 수준이 기준이므로, 이 보기가 규정한 관찰방법이 아니다.
침투탐상 시험의 관찰방법은 침투액의 종류와 현상제 적용 후 경과시간에 따라 규정된다.
- 현상제 적용 후 7~60분 사이 관찰: 표준 규정을 정확히 서술했다.
- 어두운 곳에서 1분간 적응: 형광침투액 사용 시 눈을 어두운 환경에 적응시키는 필수 절차로, 일반적으로 1분간의 적응시간을 규정하고 있다.
- 염색침투액 500lx 이상 관찰: 염색침투액(가시침투액) 관찰 시 필요한 조명 기준인 500lx 이상을 정확히 명시하고 있다.