14년 3회차
비파괴검사법의 특성을 비교하는 문항으로, 정답 2번이 틀린 설명이다. 방사선투과시험은 X선이나 감마선이 재료를 투과할 때 결함 부위의 투과량 차이를 필름이나 디지털 감지기로 포착하므로 결함의 위치와 크기는 알 수 있지만, 깊이와 형태를 정확히 구별하기 어렵다는 한계가 있다. 반면 초음파탐상시험(1번)은 초음파가 결함에서 반사되는 시간으로 깊이를 정확히 파악할 수 있고, 강재 두께가 커도 검사 가능하며, 펄스반사법이 표준 원리(3번)이다. 또한 자분탐상시험은 강자성체 표면 및 표면 근처 결함 검출에 효과적(4번)이므로 1, 3, 4번은 모두 올바른 설명이다.
자분탐상검사의 검사 감도와 신뢰성은 자분의 입도, 색조와 휘도, 비중에 직접적으로 영향을 받는다. 입도는 결함 검출 능력을 결정하고, 색조와 휘도는 배경과의 명도 대비를 통해 결함 판별성을 좌우하며, 비중은 자분의 침강 특성과 검사액 내 분산성을 제어한다. 반면 자분의 전기적 성질(도전성)은 자분탐상검사 원리에서 자분이 자기장에 의해 흡인·배열되는 현상과 무관하며, 검사 과정에 직접적인 영향을 미치지 않는다.
담금질 후 형성되는 마텐자이트는 체심정방격자(BCT, Body-Centered Tetragonal) 구조를 갖는다. 오스테나이트(면심입방)에서 급냉될 때 탄소 원자가 격자 내에 과포화 상태로 남으면서 정방성 왜곡이 발생하여, 정방축(c축)이 정사각형 축(a축)보다 길어지는 체심정방 구조가 된다. 이는 마텐자이트의 높은 경도와 취성을 결정짓는 특징적인 구조이다.
순철의 변태에는 A2(약 768℃, 자기변태), A3(약 912℃), A4(약 1394℃)가 있다. A1 변태(약 723℃)는 강의 공석변태로, 탄소를 함유한 강에서만 일어나고 순철에는 없다.
6:4 황동에 Sn 약 1%를 첨가해 해수에 대한 내식성을 높인 것은 네이벌 황동(Naval brass)이며, 복수기판·용접봉 등에 쓰인다. 애드미럴티 메탈은 7:3 황동에 Sn을 첨가한 것이어서 모재 조성이 다르다.
강중 비금속 개재물의 영향에 관한 문항으로, 백점이나 헤어 크랙의 원인이 된다는 설명이 틀렸다. 백점(white spot)과 헤어 크랙(hair crack)은 비금속 개재물이 직접적인 원인이 아니며, 백점은 주로 수소 확산에 의한 내부 균열이고 헤어 크랙은 담금질 후 냉각 과정에서 발생하는 열응력이 주요 원인이다.
- 인성 저하: 개재물에 의한 인성 저하는 맞는 설명이다.
- 적열취성: 철 규산염(FeO·SiO₂) 등이 적열취성(red shortness)을 유발하는 것도 정확하다.
- 열처리 시 균열: 열처리 중 개재물 주변 응력 집중으로 인한 균열 발생도 올바른 설명이다.
티그(TIG) 절단은 비소모성 텅스텐 전극과 불활성 가스(아르곤)를 사용하여 알루미늄, 마그네슘, 구리, 스테인리스강 등 산소절단이 불가능한 금속들을 안정적으로 절단하는 주요 방법이다. 비철금속 및 스테인리스강은 산소와의 친화력이 높거나 산화물 용융점이 모재 용융점보다 높아 산소절단이 불가능하므로, 아크 에너지를 이용한 용융 절단이 필요하다.
- 산소 아크 절단: 주로 강철 절단에 사용된다.
- 탄소 아크 절단: 주로 강철 절단에 사용된다.
- 아크 에어 가우징: 표면 가우징이나 결함 제거 목적이므로 정밀 절단에 적합하지 않다.
비드 외관 개선은 구리 도금의 주요 목적이 아니며, 용접 비드의 외관은 용접 조건(전류, 전압, 속도), 가스 종류, 와이어 성분 등에 따라 결정되지 구리 도금층과는 직접적 관련이 없다. 이산화탄소 아크용접 와이어에 구리 도금을 하는 주된 목적은 와이어의 산화 방지, 전류 접촉(Pick-up) 개선, 보관 시 저장성 향상에 있다.
- 와이어의 녹을 방지한다: 구리 도금이 산화를 방지하여 녹 생성을 억제하는 직접적 역할이므로 정당한 이유다.
- 전류의 가속(Pick-up)을 개선한다: 구리의 우수한 전기 전도성으로 토치와 와이어 간 접촉 저항을 낮춰 전류 전달을 개선하는 정당한 이유다.
- 자연수명을 증가시키기(넓히기) 위함이다: 구리 도금층이 와이어를 보호하여 장기 보관 시에도 품질 저하를 방지함으로써 자연수명을 증가시키는 정당한 이유다.
자외선에 의해 형광을 발산하는 것은 형광 침투액의 발광 특성을 결정하는 것으로, 이는 현상제가 아닌 침투액 자체의 특성이다. 현상제는 오히려 침투액의 형광을 방해하지 않는 비형광 물질이어야 하므로 현상제의 일반적 특성이 아니다.
침투탐상시험의 현상제는 침투액을 흡수·확산하여 결함을 가시화하는 역할을 한다.
- 침투액을 분산시키는 능력: 현상제가 침투액을 분산·흡수해야 하는 핵심 기능이다.
- 습식 현상제의 현탁성: 습식 현상제가 액체에 균일하게 분산되어야 한다는 필수 특성이다.
- 부착성과 현상막 제거 용이성: 시험 후 제거 용이성을 위한 부착성 조건이다.
후유화성 형광침투탐상은 침투 후 유화제를 적용해야 세척되므로 유화시간으로 세척 정도를 조절할 수 있다. 그래서 과세척이 잘 일어나지 않아 넓고 얕은 결함에 남은 침투액도 씻겨 나가지 않고 검출된다. 반면 거친 표면에서는 잉여 침투액이 잘 제거되지 않아 부적합하다. 유화 공정이 추가되므로 다른 방법보다 공정이 복잡하다.
역형광법은 염색 침투액과 형광 성분이 들어 있는 현상제를 쓴다. 자외선을 비추면 현상제 배경은 형광으로 빛나고, 침투액이 스며 나온 불연속부는 어두운 선이나 점으로 보인다. 형광 성분이 들어 있는 것은 현상제이지 유화제가 아니므로 이 설명이 틀렸다.
후유화성 침투탐상시험에서 유화시간은 결함의 크기·형태, 재료의 종류, 침투액의 특성 등 여러 변수에 따라 달라지므로 실험적으로 구하여 결정한다. 고정된 공식(침투시간과 동일, 현상시간의 반)이나 단순 제조사 권고만으로는 최적의 유화 조건을 보장할 수 없으며, 실제 시편에서 결함 검출 능력과 신호-대-잡음비를 최대화하는 유화시간을 시행착오를 통해 결정하는 것이 표준 관행이다.
티타늄은 할로겐계(염소계) 용제에 노출되면 응력부식균열이나 취화가 생길 수 있다. 그래서 할로겐계 용제 증기를 쓰는 증기세척은 티타늄 재질의 전처리에 쓰지 않는다. 초음파세척·알칼리세척·물세척은 일반적인 전처리 방법이다.
B형 대비시험편은 황동판 위 니켈·크롬 도금층에 만든 미세하고 폭·깊이가 일정한 도금 균열이 있어 고감도 탐상제의 성능 비교에 적합하다. A형 대비시험편은 알루미늄 담금질 균열로, 균열 크기가 일정하지 않아 일반 탐상제의 성능과 조작 방법을 비교하는 데 주로 쓴다.
휘발성 용제 제거제는 전처리 단계에서 사용되어 건조 후 휘발되므로 시험체 표면에 남지 않아 침투액 침투를 방해하지 않는다. 침투액이 결함 속으로 침투하는 것을 방해하고 의사모양(거짓 흔적)을 나타내는 원인은 시험체 표면에 남아있는 불순물이나 피막층이다.
- 기계유·경유·윤활유: 표면에 유막을 형성하여 침투액 침투를 차단한다.
- 산·알칼리 화학물질: 표면을 오염시켜 침투를 방해한다.
- 페인트·코팅 등 피막류: 결함 위에 물리적 장벽을 만든다.
침투탐상시험에서 낮은 증기압은 침투제에서 가장 중요한 특성이다. 침투제는 결함 내부에 침투한 후 현상 단계까지 휘발되지 않고 유지되어야 하므로 낮은 증기압이 필수적이며, 이를 통해 결함 탐지 신뢰성이 확보된다. 유화제는 유성 침투제를 제거하기 위한 계면활성제, 세척제는 초과 침투제를 씻어내는 용도, 현상제는 건조 후 침투제를 부상시키는 용도로 각각 다른 특성이 우선되므로 낮은 증기압이 침투제만큼 중요하지 않다.
침투탐상시험에서 다공성 재료(세라믹, 도자기 등)에 적용하는 침투액 필터 입자 방식은 침투액이 재료의 미세한 기공을 통해 자연적으로 침투되므로, 별도의 현상제를 사용하여 침투액을 부각시킬 필요가 없다.
침투액 자체가 착색되어 있거나 형광을 띠고 있어 자외선 조명이나 육안으로 직접 관찰 가능하므로 현상제가 요구되지 않는다.
일반적인 침투탐상에서 현상제는 금속 표면의 미세한 결함에 고인 침투액을 부각시키기 위해 필요하지만, 다공성 재료의 필터 입자 방식에서는 기공으로 침투된 입자 자체가 충분한 대비를 제공한다.
유화제는 결함 속으로 침투성이 낮아야 결함 안의 침투액을 유화시키지 않는다. 또한 후유화성 침투액과 잘 섞이고 침투액이 섞여 들어가도 성능이 떨어지지 않아야 한다. 유화제는 도포·세척 상태를 구별할 수 있도록 침투액과 다른 색을 띠는 것이 바람직하다. 따라서 침투액과 같은 색을 가져야 한다는 것은 조건이 아니다.
시험편 자체에 표시해두는 방법은 시험편의 폐기, 재가공, 환경변화 등으로 기록이 소실될 수 있어 객관적 증거로서 신뢰성이 낮고 품질 관리나 분쟁 시 증거 능력이 없으므로 적당하지 않다.
초음파 탐상, 자분탐상 등 비파괴검사에서 탐상결과를 기록하는 방법은 영구적이고 객관적인 증거를 남기는 것이 원칙이며, 다음 방법은 모두 영구적 증거가 된다.
- 사진에 의한 방법: 결함 부위를 시각적으로 기록한다.
- 전사에 의한 방법: 전사(탁본)는 결함 흔적을 직접 용지에 옮겨 보존한다.
- 도면으로 표시하는 방법: 위치와 크기를 정확히 기록한다.
유리처럼 전기가 통하지 않는 재료의 미세균열은 하전입자법으로 검출하는 것이 가장 효과적이다. 시험체 뒷면에 도체를 대고 전압을 걸면 균열 부위에 전하가 모인다. 여기에 대전된 미세 분말을 뿌리면 분말이 균열부로 끌려와 지시모양이 나타난다. 입자여과법은 다공성 재료에 쓰는 방법이다.
수축균열은 응고 후 냉각 과정에서 발생하는데, 두께 변화가 심한 곳에서 응고 속도 차이로 인한 응력 집중이 발생하여 가장 많이 생긴다. 두꺼운 부분은 냉각이 느리고 얇은 부분은 빠르므로 그 경계부에서 열수축 차이가 크게 나타나며, 이러한 응력 불균형이 균열의 주요 원인이 된다. 반면 균일한 두께 부분에서는 응고가 대칭적으로 진행되어 응력이 상대적으로 낮다.
침투탐상검사에서 침투시간을 단축하려면 침투액의 확산 속도와 액체의 유동성을 높여야 한다. 시험체 온도를 높이면 액체의 점도가 낮아져 모세관력에 의한 결함 내부로의 침투 속도가 증가하고, 분자 확산도 활발해져 침투시간이 크게 단축된다.
- 침투액의 양을 많게 하는 것: 침투액의 양 증가는 침투 깊이나 속도에 직접적 영향이 적다.
- 침투액을 잘 교반하는 것: 교반은 주로 침투액의 균질성을 위한 것이다.
- 침투액의 온도를 높이는 것: 침투액 온도 상승은 시험체 온도와 달리 시험체에 전달되는 열이 제한적이어서 시험체 자체의 온도 상승만큼 효과적이지 않다.
건식 현상제는 스스로 형광을 내지 않아야 한다. 그래서 자외선등 아래에서는 등에서 나오는 약한 가시광이 반사되어 연파랑~보라색으로 보인다. 결함 지시모양은 이 어두운 바탕 위에 황록색 형광으로 나타나 대비가 뚜렷해진다.
침투탐상검사용 모니터 패널(표준시편)의 구조와 용도에 관한 문항이다. 모니터 패널은 스테인리스 재질에 한쪽 면은 크롬도금, 다른 한쪽은 무도금 상태로 구성되며, 크롬도금 면에는 검출능력 평가용 결함이, 무도금 면에는 세정성 시험용으로 의도적인 결함 없이 사용된다. 보기 1·3·4는 모두 정확하나, 보기 2는 크롬도금 면의 중앙부에 배열된 결함의 개수와 배열 방식이 명시되지 않거나 표준과 맞지 않는다는 점에서 모니터 패널의 실제 규격을 벗어나는 내용이다.
프레스 핏(억지 끼워맞춤)부는 결합된 두 부품 사이의 경계 틈새에 침투액이 남아 지시가 나타난다. 이는 결함이 아니라 형상·조립 구조 때문에 생기는 지시이므로 무관련 지시로 분류한다.
ASME Sec. V Article 6의 침투탐상검사 규정에서 탐상제 오염물질 관리는 재료의 부식 민감성에 따라 요구사항이 결정된다. 니켈 합금, 오스테나이트강, 티타늄은 응력부식균열(SCC)에 취약한 재료들로, 이들을 시험할 경우 탐상제 및 세정제에 포함된 황 성분이 응력부식균열을 유발할 수 있어 황 함유량 분석이 필수이다.
- 비철합금 전체에 모두 불순물 증명서가 필요한 것은 아니다.
- 염소와 불소 분석도 특정 재료에만 국한된 요구사항이다.
따라서 세 가지 취약 재료 모두에 공통으로 적용되는 황 함유량 분석 요구사항이 가장 포괄적이고 정확한 기준이다.
ASME Section VIII Division 1에서는 압력용기의 결함 분류 기준으로, 결함의 길이와 폭의 비율을 사용하여 선형결함과 원형결함을 구분한다. 결함길이가 폭의 3배 미만일 때를 원형결함으로 규정하며, 이 이상일 때는 선형결함으로 취급한다. 이는 응력 집중과 파괴 거동이 다르기 때문으로, 원형결함은 비교적 응력을 분산시키는 특성이 있어 더 완화된 기준을 적용하게 된다.
KS W 0914에서 감도레벨 1은 저감도이다. 감도는 레벨 ½(초저감도), 1(저감도), 2(중감도), 3(고감도), 4(초고감도) 순으로 높아진다. 타입 Ⅰ은 형광, 타입 Ⅱ는 염색 침투액계통이다. 방법 A는 수세성, 방법 B는 후유화성(친유성 유화제) 침투액계통을 사용하는 방법이다.
ASME Section V Article 6(침투탐상검사)에서 가시성 침투액(visible dye penetrant)을 사용할 때 지시 관찰 조건은 시험면 표면에 최소 1000룩스(lux) 이상의 조명이 필요하다. 이는 적색 또는 형광 침투액으로 만든 지시를 육안으로 명확하게 관찰하기 위한 최소 조도 기준으로, 너무 어두운 환경에서는 미세한 결함 지시를 놓칠 수 있으므로 충분한 밝기가 규정되어 있다.
침투탐상 시험에서 세척액으로 세척 처리 후 실시하는 건조 방법은 자연 건조, 마른 헝겊으로 닦아냄, 종이 수건으로 닦아냄 등이 허용된다. 가열 건조는 침투액의 성분 변화나 손상을 초래할 수 있으므로 금지되며, 특히 고온 건조는 이미 흡수된 침투액을 과도하게 증발시켜 지시모양의 형성을 방해한다. 따라서 정답은 가열 건조다.
후유화성 침투액은 유화제로 유화시킨 뒤 물로 세척한다. 세척할 때는 흠 속에 침투한 침투액이 제거되지 않도록 표면의 잉여 침투액만 없애야 한다. 스프레이 수압은 특별한 규정이 없으면 275kPa 이하, 수온은 10~40℃로 한다.
KS B 0816의 B형 대비시험편에서 도금 갈라짐의 나비(목표값)는 도금 두께에 비례한다. 각 시험편의 값은 PT-B10: 0.5μm, PT-B20: 1.0μm, PT-B30: 1.5μm, PT-B50: 2.5μm이다. 따라서 PT-B10과 0.5μm의 연결이 옳다.
비파괴검사법의 특성을 비교하는 문항으로, 정답 2번이 틀린 설명이다. 방사선투과시험은 X선이나 감마선이 재료를 투과할 때 결함 부위의 투과량 차이를 필름이나 디지털 감지기로 포착하므로 결함의 위치와 크기는 알 수 있지만, 깊이와 형태를 정확히 구별하기 어렵다는 한계가 있다. 반면 초음파탐상시험(1번)은 초음파가 결함에서 반사되는 시간으로 깊이를 정확히 파악할 수 있고, 강재 두께가 커도 검사 가능하며, 펄스반사법이 표준 원리(3번)이다. 또한 자분탐상시험은 강자성체 표면 및 표면 근처 결함 검출에 효과적(4번)이므로 1, 3, 4번은 모두 올바른 설명이다.
자분탐상검사의 검사 감도와 신뢰성은 자분의 입도, 색조와 휘도, 비중에 직접적으로 영향을 받는다. 입도는 결함 검출 능력을 결정하고, 색조와 휘도는 배경과의 명도 대비를 통해 결함 판별성을 좌우하며, 비중은 자분의 침강 특성과 검사액 내 분산성을 제어한다. 반면 자분의 전기적 성질(도전성)은 자분탐상검사 원리에서 자분이 자기장에 의해 흡인·배열되는 현상과 무관하며, 검사 과정에 직접적인 영향을 미치지 않는다.
담금질 후 형성되는 마텐자이트는 체심정방격자(BCT, Body-Centered Tetragonal) 구조를 갖는다. 오스테나이트(면심입방)에서 급냉될 때 탄소 원자가 격자 내에 과포화 상태로 남으면서 정방성 왜곡이 발생하여, 정방축(c축)이 정사각형 축(a축)보다 길어지는 체심정방 구조가 된다. 이는 마텐자이트의 높은 경도와 취성을 결정짓는 특징적인 구조이다.
순철의 변태에는 A2(약 768℃, 자기변태), A3(약 912℃), A4(약 1394℃)가 있다. A1 변태(약 723℃)는 강의 공석변태로, 탄소를 함유한 강에서만 일어나고 순철에는 없다.
6:4 황동에 Sn 약 1%를 첨가해 해수에 대한 내식성을 높인 것은 네이벌 황동(Naval brass)이며, 복수기판·용접봉 등에 쓰인다. 애드미럴티 메탈은 7:3 황동에 Sn을 첨가한 것이어서 모재 조성이 다르다.
강중 비금속 개재물의 영향에 관한 문항으로, 백점이나 헤어 크랙의 원인이 된다는 설명이 틀렸다. 백점(white spot)과 헤어 크랙(hair crack)은 비금속 개재물이 직접적인 원인이 아니며, 백점은 주로 수소 확산에 의한 내부 균열이고 헤어 크랙은 담금질 후 냉각 과정에서 발생하는 열응력이 주요 원인이다.
- 인성 저하: 개재물에 의한 인성 저하는 맞는 설명이다.
- 적열취성: 철 규산염(FeO·SiO₂) 등이 적열취성(red shortness)을 유발하는 것도 정확하다.
- 열처리 시 균열: 열처리 중 개재물 주변 응력 집중으로 인한 균열 발생도 올바른 설명이다.
티그(TIG) 절단은 비소모성 텅스텐 전극과 불활성 가스(아르곤)를 사용하여 알루미늄, 마그네슘, 구리, 스테인리스강 등 산소절단이 불가능한 금속들을 안정적으로 절단하는 주요 방법이다. 비철금속 및 스테인리스강은 산소와의 친화력이 높거나 산화물 용융점이 모재 용융점보다 높아 산소절단이 불가능하므로, 아크 에너지를 이용한 용융 절단이 필요하다.
- 산소 아크 절단: 주로 강철 절단에 사용된다.
- 탄소 아크 절단: 주로 강철 절단에 사용된다.
- 아크 에어 가우징: 표면 가우징이나 결함 제거 목적이므로 정밀 절단에 적합하지 않다.
비드 외관 개선은 구리 도금의 주요 목적이 아니며, 용접 비드의 외관은 용접 조건(전류, 전압, 속도), 가스 종류, 와이어 성분 등에 따라 결정되지 구리 도금층과는 직접적 관련이 없다. 이산화탄소 아크용접 와이어에 구리 도금을 하는 주된 목적은 와이어의 산화 방지, 전류 접촉(Pick-up) 개선, 보관 시 저장성 향상에 있다.
- 와이어의 녹을 방지한다: 구리 도금이 산화를 방지하여 녹 생성을 억제하는 직접적 역할이므로 정당한 이유다.
- 전류의 가속(Pick-up)을 개선한다: 구리의 우수한 전기 전도성으로 토치와 와이어 간 접촉 저항을 낮춰 전류 전달을 개선하는 정당한 이유다.
- 자연수명을 증가시키기(넓히기) 위함이다: 구리 도금층이 와이어를 보호하여 장기 보관 시에도 품질 저하를 방지함으로써 자연수명을 증가시키는 정당한 이유다.
자외선에 의해 형광을 발산하는 것은 형광 침투액의 발광 특성을 결정하는 것으로, 이는 현상제가 아닌 침투액 자체의 특성이다. 현상제는 오히려 침투액의 형광을 방해하지 않는 비형광 물질이어야 하므로 현상제의 일반적 특성이 아니다.
침투탐상시험의 현상제는 침투액을 흡수·확산하여 결함을 가시화하는 역할을 한다.
- 침투액을 분산시키는 능력: 현상제가 침투액을 분산·흡수해야 하는 핵심 기능이다.
- 습식 현상제의 현탁성: 습식 현상제가 액체에 균일하게 분산되어야 한다는 필수 특성이다.
- 부착성과 현상막 제거 용이성: 시험 후 제거 용이성을 위한 부착성 조건이다.
후유화성 형광침투탐상은 침투 후 유화제를 적용해야 세척되므로 유화시간으로 세척 정도를 조절할 수 있다. 그래서 과세척이 잘 일어나지 않아 넓고 얕은 결함에 남은 침투액도 씻겨 나가지 않고 검출된다. 반면 거친 표면에서는 잉여 침투액이 잘 제거되지 않아 부적합하다. 유화 공정이 추가되므로 다른 방법보다 공정이 복잡하다.
역형광법은 염색 침투액과 형광 성분이 들어 있는 현상제를 쓴다. 자외선을 비추면 현상제 배경은 형광으로 빛나고, 침투액이 스며 나온 불연속부는 어두운 선이나 점으로 보인다. 형광 성분이 들어 있는 것은 현상제이지 유화제가 아니므로 이 설명이 틀렸다.
후유화성 침투탐상시험에서 유화시간은 결함의 크기·형태, 재료의 종류, 침투액의 특성 등 여러 변수에 따라 달라지므로 실험적으로 구하여 결정한다. 고정된 공식(침투시간과 동일, 현상시간의 반)이나 단순 제조사 권고만으로는 최적의 유화 조건을 보장할 수 없으며, 실제 시편에서 결함 검출 능력과 신호-대-잡음비를 최대화하는 유화시간을 시행착오를 통해 결정하는 것이 표준 관행이다.
티타늄은 할로겐계(염소계) 용제에 노출되면 응력부식균열이나 취화가 생길 수 있다. 그래서 할로겐계 용제 증기를 쓰는 증기세척은 티타늄 재질의 전처리에 쓰지 않는다. 초음파세척·알칼리세척·물세척은 일반적인 전처리 방법이다.
B형 대비시험편은 황동판 위 니켈·크롬 도금층에 만든 미세하고 폭·깊이가 일정한 도금 균열이 있어 고감도 탐상제의 성능 비교에 적합하다. A형 대비시험편은 알루미늄 담금질 균열로, 균열 크기가 일정하지 않아 일반 탐상제의 성능과 조작 방법을 비교하는 데 주로 쓴다.
휘발성 용제 제거제는 전처리 단계에서 사용되어 건조 후 휘발되므로 시험체 표면에 남지 않아 침투액 침투를 방해하지 않는다. 침투액이 결함 속으로 침투하는 것을 방해하고 의사모양(거짓 흔적)을 나타내는 원인은 시험체 표면에 남아있는 불순물이나 피막층이다.
- 기계유·경유·윤활유: 표면에 유막을 형성하여 침투액 침투를 차단한다.
- 산·알칼리 화학물질: 표면을 오염시켜 침투를 방해한다.
- 페인트·코팅 등 피막류: 결함 위에 물리적 장벽을 만든다.
침투탐상시험에서 낮은 증기압은 침투제에서 가장 중요한 특성이다. 침투제는 결함 내부에 침투한 후 현상 단계까지 휘발되지 않고 유지되어야 하므로 낮은 증기압이 필수적이며, 이를 통해 결함 탐지 신뢰성이 확보된다. 유화제는 유성 침투제를 제거하기 위한 계면활성제, 세척제는 초과 침투제를 씻어내는 용도, 현상제는 건조 후 침투제를 부상시키는 용도로 각각 다른 특성이 우선되므로 낮은 증기압이 침투제만큼 중요하지 않다.
침투탐상시험에서 다공성 재료(세라믹, 도자기 등)에 적용하는 침투액 필터 입자 방식은 침투액이 재료의 미세한 기공을 통해 자연적으로 침투되므로, 별도의 현상제를 사용하여 침투액을 부각시킬 필요가 없다.
침투액 자체가 착색되어 있거나 형광을 띠고 있어 자외선 조명이나 육안으로 직접 관찰 가능하므로 현상제가 요구되지 않는다.
일반적인 침투탐상에서 현상제는 금속 표면의 미세한 결함에 고인 침투액을 부각시키기 위해 필요하지만, 다공성 재료의 필터 입자 방식에서는 기공으로 침투된 입자 자체가 충분한 대비를 제공한다.
유화제는 결함 속으로 침투성이 낮아야 결함 안의 침투액을 유화시키지 않는다. 또한 후유화성 침투액과 잘 섞이고 침투액이 섞여 들어가도 성능이 떨어지지 않아야 한다. 유화제는 도포·세척 상태를 구별할 수 있도록 침투액과 다른 색을 띠는 것이 바람직하다. 따라서 침투액과 같은 색을 가져야 한다는 것은 조건이 아니다.
시험편 자체에 표시해두는 방법은 시험편의 폐기, 재가공, 환경변화 등으로 기록이 소실될 수 있어 객관적 증거로서 신뢰성이 낮고 품질 관리나 분쟁 시 증거 능력이 없으므로 적당하지 않다.
초음파 탐상, 자분탐상 등 비파괴검사에서 탐상결과를 기록하는 방법은 영구적이고 객관적인 증거를 남기는 것이 원칙이며, 다음 방법은 모두 영구적 증거가 된다.
- 사진에 의한 방법: 결함 부위를 시각적으로 기록한다.
- 전사에 의한 방법: 전사(탁본)는 결함 흔적을 직접 용지에 옮겨 보존한다.
- 도면으로 표시하는 방법: 위치와 크기를 정확히 기록한다.
유리처럼 전기가 통하지 않는 재료의 미세균열은 하전입자법으로 검출하는 것이 가장 효과적이다. 시험체 뒷면에 도체를 대고 전압을 걸면 균열 부위에 전하가 모인다. 여기에 대전된 미세 분말을 뿌리면 분말이 균열부로 끌려와 지시모양이 나타난다. 입자여과법은 다공성 재료에 쓰는 방법이다.
수축균열은 응고 후 냉각 과정에서 발생하는데, 두께 변화가 심한 곳에서 응고 속도 차이로 인한 응력 집중이 발생하여 가장 많이 생긴다. 두꺼운 부분은 냉각이 느리고 얇은 부분은 빠르므로 그 경계부에서 열수축 차이가 크게 나타나며, 이러한 응력 불균형이 균열의 주요 원인이 된다. 반면 균일한 두께 부분에서는 응고가 대칭적으로 진행되어 응력이 상대적으로 낮다.
침투탐상검사에서 침투시간을 단축하려면 침투액의 확산 속도와 액체의 유동성을 높여야 한다. 시험체 온도를 높이면 액체의 점도가 낮아져 모세관력에 의한 결함 내부로의 침투 속도가 증가하고, 분자 확산도 활발해져 침투시간이 크게 단축된다.
- 침투액의 양을 많게 하는 것: 침투액의 양 증가는 침투 깊이나 속도에 직접적 영향이 적다.
- 침투액을 잘 교반하는 것: 교반은 주로 침투액의 균질성을 위한 것이다.
- 침투액의 온도를 높이는 것: 침투액 온도 상승은 시험체 온도와 달리 시험체에 전달되는 열이 제한적이어서 시험체 자체의 온도 상승만큼 효과적이지 않다.
건식 현상제는 스스로 형광을 내지 않아야 한다. 그래서 자외선등 아래에서는 등에서 나오는 약한 가시광이 반사되어 연파랑~보라색으로 보인다. 결함 지시모양은 이 어두운 바탕 위에 황록색 형광으로 나타나 대비가 뚜렷해진다.
침투탐상검사용 모니터 패널(표준시편)의 구조와 용도에 관한 문항이다. 모니터 패널은 스테인리스 재질에 한쪽 면은 크롬도금, 다른 한쪽은 무도금 상태로 구성되며, 크롬도금 면에는 검출능력 평가용 결함이, 무도금 면에는 세정성 시험용으로 의도적인 결함 없이 사용된다. 보기 1·3·4는 모두 정확하나, 보기 2는 크롬도금 면의 중앙부에 배열된 결함의 개수와 배열 방식이 명시되지 않거나 표준과 맞지 않는다는 점에서 모니터 패널의 실제 규격을 벗어나는 내용이다.
프레스 핏(억지 끼워맞춤)부는 결합된 두 부품 사이의 경계 틈새에 침투액이 남아 지시가 나타난다. 이는 결함이 아니라 형상·조립 구조 때문에 생기는 지시이므로 무관련 지시로 분류한다.
ASME Sec. V Article 6의 침투탐상검사 규정에서 탐상제 오염물질 관리는 재료의 부식 민감성에 따라 요구사항이 결정된다. 니켈 합금, 오스테나이트강, 티타늄은 응력부식균열(SCC)에 취약한 재료들로, 이들을 시험할 경우 탐상제 및 세정제에 포함된 황 성분이 응력부식균열을 유발할 수 있어 황 함유량 분석이 필수이다.
- 비철합금 전체에 모두 불순물 증명서가 필요한 것은 아니다.
- 염소와 불소 분석도 특정 재료에만 국한된 요구사항이다.
따라서 세 가지 취약 재료 모두에 공통으로 적용되는 황 함유량 분석 요구사항이 가장 포괄적이고 정확한 기준이다.
ASME Section VIII Division 1에서는 압력용기의 결함 분류 기준으로, 결함의 길이와 폭의 비율을 사용하여 선형결함과 원형결함을 구분한다. 결함길이가 폭의 3배 미만일 때를 원형결함으로 규정하며, 이 이상일 때는 선형결함으로 취급한다. 이는 응력 집중과 파괴 거동이 다르기 때문으로, 원형결함은 비교적 응력을 분산시키는 특성이 있어 더 완화된 기준을 적용하게 된다.
KS W 0914에서 감도레벨 1은 저감도이다. 감도는 레벨 ½(초저감도), 1(저감도), 2(중감도), 3(고감도), 4(초고감도) 순으로 높아진다. 타입 Ⅰ은 형광, 타입 Ⅱ는 염색 침투액계통이다. 방법 A는 수세성, 방법 B는 후유화성(친유성 유화제) 침투액계통을 사용하는 방법이다.
ASME Section V Article 6(침투탐상검사)에서 가시성 침투액(visible dye penetrant)을 사용할 때 지시 관찰 조건은 시험면 표면에 최소 1000룩스(lux) 이상의 조명이 필요하다. 이는 적색 또는 형광 침투액으로 만든 지시를 육안으로 명확하게 관찰하기 위한 최소 조도 기준으로, 너무 어두운 환경에서는 미세한 결함 지시를 놓칠 수 있으므로 충분한 밝기가 규정되어 있다.
침투탐상 시험에서 세척액으로 세척 처리 후 실시하는 건조 방법은 자연 건조, 마른 헝겊으로 닦아냄, 종이 수건으로 닦아냄 등이 허용된다. 가열 건조는 침투액의 성분 변화나 손상을 초래할 수 있으므로 금지되며, 특히 고온 건조는 이미 흡수된 침투액을 과도하게 증발시켜 지시모양의 형성을 방해한다. 따라서 정답은 가열 건조다.
후유화성 침투액은 유화제로 유화시킨 뒤 물로 세척한다. 세척할 때는 흠 속에 침투한 침투액이 제거되지 않도록 표면의 잉여 침투액만 없애야 한다. 스프레이 수압은 특별한 규정이 없으면 275kPa 이하, 수온은 10~40℃로 한다.
KS B 0816의 B형 대비시험편에서 도금 갈라짐의 나비(목표값)는 도금 두께에 비례한다. 각 시험편의 값은 PT-B10: 0.5μm, PT-B20: 1.0μm, PT-B30: 1.5μm, PT-B50: 2.5μm이다. 따라서 PT-B10과 0.5μm의 연결이 옳다.