자분탐상시험은 강자성체에 적용되며, 표면에 얇은 페인트가 있어도 누설자속에 의해 결함 부위에 자분이 모여 검출할 수 있다는 장점이 있다. 절연체와 비철금속은 자화되지 않아 적용할 수 없고, 표면 형상이 복잡한 경우에는 침투탐상시험보다 자분의 부착과 판독이 어려울 수 있다.
분말야금법은 금형으로 성형하므로 가공 정밀도가 높고, 최종 형상에 가깝게 제조되어 절삭가공을 생략할 수 있다. 또한 소결 과정에서 공공을 조절하여 공공이 분산된 재료를 제조할 수 있지만, 금형과 소결로의 크기 및 성형 압력에 제약을 받으므로 제품의 크기에 제한이 없다는 설명은 틀리다.
일정한 하중을 가한 상태에서 고온에서 장시간 경과할 때 발생하는 변형률(스트레인)을 측정하여 재료의 역학적 특성을 평가하는 시험은 크리프시험이다. 피로시험은 반복하중에 의한 파괴, 인장시험은 인장하중에 따른 강도와 연성, 절단시험은 절단 특성을 평가한다.
구리는 전기·열전도성이 우수하고 전연성이 좋아 가공이 용이하며, Zn·Sn·Ni·Au·Ag 등과 합금을 잘 만든다. 그러나 결정격자는 체심입방격자(BCC)가 아니라 면심입방격자(FCC)이고, 비중도 약 8.96이므로 3번의 설명이 틀리다.
Al-Cu계 합금은 용체화 처리 후 과포화 고용체에서 석출이 시작되며, 시효가 진행될수록 G.P.(Ⅰ)→G.P.(Ⅱ)→θ′→θ의 순서로 변화한다. 따라서 올바른 석출 과정은 과포화 고용체→G.P.(Ⅰ)→G.P.(Ⅱ)→θ′→θ이다.
구상흑연주철은 구상 흑연 주위에 페라이트가 고리 모양으로 형성된 불스아이(bull’s eye) 조직을 나타낼 수 있다. 접종제로는 주로 Mg(마그네슘)계 첨가제가 사용되며, 기본 조직은 시멘타이트와 베이나이트가 아니라 페라이트 또는 펄라이트이다. 따라서 2번의 설명이 옳다.
금속의 가공성은 원자 배열의 밀집도와 슬립 평면의 개수에 의해 결정된다. 먼저 각 격자의 귀속 원자 수를 확인하면, 면심입방격자(FCC)는 꼭짓점 원자 8개(×1/8) + 면의 중심 원자 6개(×1/2) = 4개, 체심입방격자(BCC)는 꼭짓점 8개(×1/8) + 중심 원자 1개 = 2개, 단순입방격자는 1개, 조밀육방격자(HCP)는 2개이다.
귀속 원자 수 4개인 격자는 면심입방격자이고, 이 구조는 가장 높은 원자 밀집도(74%)와 12개의 슬립 평면을 가지므로 금속 중에서 가공성이 가장 우수하다. 따라서 정답은 면심입방격자(2번)이다.
서브제로 처리는 담금질 후 강재를 0℃ 이하의 저온으로 냉각하여 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시키는 열처리이다. 탬퍼링은 마텐자이트의 뜨임, 마퀜칭은 변형·균열을 줄이는 담금질, 오스포밍은 오스테나이트 상태에서 소성가공하는 처리이므로 해당 목적과 다르다.
서브머지드 아크 용접(SAW)은 플럭스로 아크를 완전히 덮어 고전류 사용이 가능하고, 스패터가 거의 없어 비드 외관이 우수하며, 입열량이 많아 기계적 성질이 우수한 장점이 있다. 반면 4번은 장점이 아닌 단점인데, 서브머지드 아크 용접은 용접부 위에 플럭스층과 슬래그가 형성되어 비드 형태를 육안으로 관찰할 수 없으므로 홈가공의 정밀도 요구사항이 높고, 자동화 장비가 필요하며, 얇은 판재 용접에는 부적합하다는 단점을 가진다.
아크용접에서 아크를 끊는 순간에 생기는 용융 풀의 응고 수축으로 인한 오목한 형태를 크레이터(crater)라고 한다. 이 부분은 응고 시 수축으로 인해 편석이 발생하기 쉽고 기공이나 균열이 생길 수 있는 취약 부위이므로, 용접 후 마무리 시 크레이터 제거(cratering을 방지하기 위해 엔드탭을 설치하거나 서서히 아크를 종료하는 방법을 사용한다.
- 엔드탭: 크레이터 제거용 보조 금속이다.
- 비드 시점: 용접 시작 지점이다.
- 스카핑: 표면 결함 제거 작업이다.
모두 크레이터와 다른 개념이다.
아크출력은 이고, 소비전력은 이다. 전원입력(피상전력)은 이다.
효율 70.6%, 역률 56.7%이다.
침투탐상검사에서 균열의 깊이는 형광 또는 색체의 폭이나 휘도와 가장 밀접한 관계가 있다. 균열이 깊을수록 침투액이 더 깊이 침투하여 더 많은 양이 축적되고, 현상 후 표면에 나타나는 지시(indication)의 폭과 휘도(밝기)가 커지기 때문이다.
- 침투시간: 침투액의 침투 여부를 결정하는 요소이지만 깊이 자체를 직접 반영하지 않는다.
- 현상시간: 현상액의 확산 정도를 결정하는 요소이지만 깊이 자체를 직접 반영하지 않는다.
- 현상제 도막의 두께: 검출 감도에 영향을 주지만 균열 깊이와의 직접적 상관관계는 없다.
자외선등 필터의 목적은 자외선(UV)만 통과시키고 가시광선을 차단하는 것이다. 형광침투탐상검사에서 자외선등(주로 365nm 파장의 장파자외선)은 형광침투제를 여기(excitation)시키기 위해 필요하지만, 수은등이 함께 발산하는 가시광선(특히 파란색 가시광선)은 형광신호 관찰을 방해하므로 필터로 제거해야 한다.
- 형광침투제에 의한 형광: 우리가 검출하려는 신호이다.
- 300nm 이상의 파장을 가진 광: 365nm 자외선도 포함되어 차단하면 안 된다.
- 400nm 이상의 파장을 가진 광: 차단 대상이 아니다.
침투탐상시험의 현상제는 결함 부위에 남아있는 침투액을 시각적으로 드러내기 위해 사용되며, 건식·습식·비수성 현상제가 일반적으로 채택된다. 건식현상제는 분말 형태로 침투액을 흡수하며, 습식현상제는 액상으로 빠르고 균일한 현상을 제공하고, 비수성 현상제는 물에 민감한 재료에 사용된다. 반면 높은 점도 현상제는 결함부 침투액 흡수를 방해하고 현상 효율을 낮추므로 일반적으로 사용하지 않는다.
모세관 현상은 표면장력과 액체의 고체 표면에 대한 적심성에 의해 액체가 관 안에서 상승하거나 하강하는 현상이다. 관내 액면은 액체와 고체의 접촉각에 따라 오목하거나 볼록할 수 있으므로, 모든 액면이 항상 오목하다는 설명은 틀리다.
염색 침투액에 건식 현상제를 사용하면 백색 분말 위에 염색액의 색이 나타나므로 흠의 지시와 현상제 배경 간 색채 대비가 충분하지 않아 결함 검출이 용이하지 않다. 염색 침투액(colored penetrant)은 적색, 황색 등 가시광선 범위의 색상으로 염색되어 있으며, 건식 현상제(dry powder developer)는 백색 또는 밝은 색의 미세한 분말이다.
반면 형광 침투액은 자외선 조사 시 발광하므로 건식 현상제와의 대비가 명확하고, 염색 침투액은 습식 현상제(밝은 색의 액상)를 사용하여 대비를 확보한다.
형광 침투 검사에서 유화제(emulsifier)는 기름베이스 침투액을 물로 씻어낼 수 있도록 유화시키는 역할을 한다. 기름베이스 유화제의 유화시간은 1~3분으로, 이는 유화제가 침투액과 빠르게 반응하여 짧은 시간 내에 유화 처리를 완료할 수 있기 때문이다. 반면 수성 침투액이나 다른 조건에서는 더 긴 시간이 필요할 수 있지만, 기름베이스 유화제는 침투액과의 친화성으로 인해 빠른 유화가 가능하다.
사포연마법은 결함 위의 산화피막이나 표면층을 제거하면서 동시에 검사 대상 표면에 새로운 미세한 손상을 유발할 수 있어, 침투탐상검사에서는 부적합한 방법으로 간주된다. 특히 침투액이 결함 내부로 침투하기 전에 표면에 흡수되거나 미세손상 부위에서 거짓신호(False Indications)를 일으킬 수 있기 때문에 권장되지 않는다.
염색침투탐상검사(Dye Penetrant Inspection)에서 오염물 제거는 침투액이 결함 내부에 충분히 침투하도록 표면을 깨끗이 하는 중요한 전처리 단계다. 알칼리 세척법, 증기 탈유법, 솔벤트 세척법은 모두 표면의 유분, 산화물, 먼지 등 오염물을 화학적 또는 물리적으로 제거하는 표준 세척 방법들이다.
과도한 세척제 적용은 침투액을 과도하게 제거하므로 실제 결함의 신호가 약해지거나 소실되는 결함 놓침(false negative) 문제를 발생시키며, 의사지시의 직접적 원인이 되지 않는다. 침투탐상검사에서 의사지시(false indication)는 결함이 없는데도 결함으로 오인되는 신호를 말한다.
- 전처리가 부족한 경우: 표면의 오염·산화피막 제거 불완전으로 침투액 침투 저해 및 오염된 입자가 남아 의사지시를 유발한다.
- 거친 표면 조건의 경우: 요철이 침투액을 가두어 현상 후 의사지시로 나타난다.
- 현상제가 오염된 경우: 불순물이나 이전 검사의 지시가 남아 있어 의사지시를 초래한다.
모세관 현상으로 결함 속 침투액을 표면으로 빨아올리는 것은 현상제를 도포하는 일반 현상법의 원리이다. 현상제를 쓰지 않는 무현상법과는 관계가 없다. 무현상법은 형광 침투액에만 적용하며, 시험체에 기계적인 힘을 가해 결함 체적을 줄이는 방식 등으로 침투액을 스며 나오게 한다. 그래서 일반 현상법보다 검출 능력이 낮은 경우가 많다.
침투탐상시험용 대비시험편(reference test block)은 탐상 시스템과 탐상제의 성능 검증을 목적으로 사용되는 표준 시편이다. "탐상할 수 있는 시험체인지를 조사"하는 것은 대비시험편의 용도가 아니라, 실제 검사 대상 시험체 자체의 상태를 예비 확인하거나 결정하는 과정으로, 이는 대비시험편이 아닌 다른 관리 방식에 해당한다.
- 탐상조작의 적합여부 점검: 탐상조작 자체의 적합성을 점검하는 데 사용된다.
- 탐상제의 구입 시 성능 점검: 신규 탐상제 도입 시 성능 확인에 쓰인다.
- 사용 중인 탐상제의 성능 점검: 사용 중인 탐상제의 성능 유지 확인에 쓰인다.
침투탐상검사 방법은 시험체의 재질, 탐상면의 거칠기, 작업성 및 경제성 등을 고려하여 선정한다. 시험체의 두께는 침투액이 표면으로 열린 결함을 검출하는 원리와 직접적인 관련이 적으므로 고려하지 않아도 된다.
시험편을 이용하여 조작방법의 적절성을 조사하는 것은 장비의 성능 검증이나 조작자의 숙련도 평가를 목적으로 하는 것으로, 무관련지시 자체를 직접 확인하는 방법이 아니다. 무관련지시 확인은 실제 검사 대상물에서 발생한 신호의 원인을 파악하는 것이므로, 표준시편 테스트는 이 목적과 무관하다.
무관련지시(spurious indication)는 결함이 없는 부위에서 비파괴검사 장비가 신호를 나타내는 현상으로, 이를 확인하는 방법은 도면 검토, 재검사, 육안검사 등을 통해 실제 결함 여부를 판단하는 것이다.
속건식 현상제는 용제가 빨리 증발하므로 적용한 뒤 시험면을 자연건조시킨다. 속건식 현상제는 침지법이 아니라 분무법으로 적용하는 것이 일반적이다. 건식현상제는 세척 직후가 아니라 건조처리 후에 적용한다.
KS B 0816 침투탐상 시험방법 기준에서 검사체의 온도가 3~15℃의 낮은 범위에 있을 때는 침투액의 점도가 높아져 침투성능이 저하되므로, 이를 보정하기 위해 침투시간을 표준시간보다 연장해야 한다. 온도가 낮으면 침투액이 결함 내부로 스며드는 속도가 느려지기 때문에 결함 검출을 위해 충분한 침투 기회를 제공하려면 침투 시간을 늘려야 하며, 이는 3~15℃ 구간에서의 필수 조정사항이다.
