12년 3회차

전자쌍 생성이 일어나려면 광자는 최소한 1.02MeV의 에너지를 가져야 한다.

전자쌍 생성은 광자가 전자와 양전자 한 쌍을 만드는 반응으로, 두 입자의 정지질량에 해당하는 에너지 $2 \times 0.511\ \mathrm{MeV} = 1.022\ \mathrm{MeV}$를 광자가 최소한 가지고 있어야 반응이 일어난다.

이 문턱 에너지보다 낮은 광자는 물질과 상호작용하더라도 전자쌍 생성 대신 광전효과나 콤프턴 산란 형태로 에너지를 잃는다.

와전류탐상시험에서 표면코일(프로브)과 시험체 사이의 거리가 변할 때 코일의 임피던스가 변하여 신호 지시값이 변하는 현상을 리프트 오프(lift-off) 효과라고 한다.

코일이 시험체로부터 멀어질수록(들뜰수록) 재질 결함으로 인한 신호 변화와 무관하게 거리 변화만으로도 지시가 변하므로 검사 신뢰도에 영향을 미치는 중요한 인자다.

• 표피효과는 교류의 주파수가 높을수록 전류가 표면 근처에만 흐르는 현상이다.
• 오실로스코프 효과와 카이저 효과는 와전류탐상시험의 표준 용어가 아니다.

방사선투과 방향으로 두께차가 있는 시험편이라면 작은 결함도 비교적 검출이 쉽다.

방사선투과시험은 시험편을 통과하는 방사선의 흡수량 차이를 필름에 농도차로 기록하는 원리이므로, 결함으로 인해 투과 방향의 실효 두께가 조금만 달라져도 필름에 뚜렷한 농도 대비가 나타난다.

• 블로홀·슬래그 혼입 같은 체적결함은 방사선투과시험으로 비교적 검출이 쉬운 결함이다.
• 텅스텐 혼입은 밀도가 높아 오히려 필름에 뚜렷하게 나타나는 결함이다.
• 라미네이션은 투과 방향과 결함면이 나란할 때 두께 변화가 거의 없어 검출이 어려운, 방향에 민감한 결함이다.

체적결함 검출에는 방사선투과시험(RT)이 초음파탐상시험(UT)보다 유리하므로, UT가 더 유리하다는 설명은 틀렸다.

기공·개재물처럼 부피를 가진 체적결함은 방사선의 흡수량 차이로 필름에 뚜렷한 상을 남기는 RT가 판독에 유리한 반면, UT는 평면상의 균열·융합불량 같은 결함을 반사파로 예민하게 잡아낸다.

결함형상 판별과 길이 판정은 필름 영상을 직접 보는 RT가, 결함의 깊이·위치 판정은 반사파의 도달 시간을 이용하는 UT가 각각 강점을 가진다.

자분탐상시험은 시험체가 강자성체여야 적용할 수 있으므로, 전도체이면 된다는 설명은 틀렸다.

자화된 시험체 표면이나 표면 바로 아래의 결함에서 누설자속이 발생해 자분이 몰리는 원리이기 때문에, 자성을 띠지 않는 금속은 전기를 잘 통하더라도 자분탐상으로 결함을 검출할 수 없다.

• 강자성체라면 표면 및 표면 근처의 결함을 찾을 수 있다.
• 결함 부위에 모인 자분 모양이 표면에 나타나 육안으로 관찰할 수 있다.
• 자분은 시험체 표면 색과 뚜렷이 대비되는 색을 사용한다.

화씨를 섭씨로 바꿀 때는 먼저 32를 뺀 다음 5/9를 곱하므로 괄호 안에서 32를 뺀 뒤 5/9를 곱한 식이 옳다.

두 눈금은 물의 어는점이 0℃와 32°F로 원점이 다르고, 어는점부터 끓는점까지를 각각 100등분과 180등분으로 나눈다. 따라서 원점 차이 32를 먼저 없앤 뒤 눈금 비율 $\dfrac{100}{180} = \dfrac{5}{9}$를 곱해 $C = \dfrac{5}{9}(F - 32)$로 환산한다(C는 섭씨, F는 화씨 온도).

• 9/5를 곱하고 32를 더하는 식은 반대로 섭씨를 화씨로 바꾸는 식이다.
• 9/5를 괄호 앞에 둔 식은 비율을 거꾸로 쓴 것이라 212°F를 넣으면 324가 되어 100℃가 나오지 않는다.
• 5/9를 곱한 뒤 32를 더하는 식은 빼야 할 32를 더한 것이라 32°F를 넣어도 0℃가 되지 않는다.

침투탐상시험은 표면에 열려 있는 결함만 검출할 수 있어, 내부결함은 검출할 수 없다.

침투액이 모세관 현상으로 표면에 열린 결함 속으로 스며든 뒤 현상제로 끌어올려지는 원리이므로, 표면과 통하지 않는 내부결함에는 애초에 침투액이 닿지 않는다.

• 침투탐상시험은 시험편 크기나 형상에 큰 제한을 받지 않는 편이다.
• 코일 형상에 좌우되는 와전류탐상검사보다 오히려 형상 제한이 적다.
• 표면 직하의 결함은 자분탐상검사가 침투탐상보다 더 확실하고 빠르게 찾아낸다.

와전류탐상시험은 표피효과 때문에 침투 깊이가 얕아, 내부결함의 깊이와 모양은 파악하기 어렵다.

와전류는 시험체 표면 가까이에 집중되어 흐르므로 재질 판별·도금이나 피막 두께 측정, 표면 직하 결함 위치 파악에는 유용하지만, 시험체 깊숙한 곳의 결함 정보까지는 충분히 반영하지 못한다.

따라서 내부결함의 깊이와 형상을 알아야 한다면 초음파탐상이나 방사선투과시험 같은 다른 방법을 함께 써야 한다.

강 용접부를 통상의 초음파탐상검사로 검사할 때는 구형에 가까운 블로우홀이 검출하기 곤란한 편이다.

초음파는 결함면에서 반사되는 성질을 이용하므로, 융합불량·용입불량·균열처럼 넓게 퍼진 평면형 결함은 반사파가 강하게 돌아와 비교적 쉽게 잡히지만, 작고 둥근 블로우홀은 반사면이 좁아 반사파가 약하고 산란되기 쉽다.

이 때문에 체적결함인 블로우홀은 통상적인 탐상 조건에서 놓치기 쉬운 결함으로 분류된다.

접촉각 θ가 90°보다 작을 때 침투액이 가장 잘 침투한다.

그림은 검사체 표면 위에 놓인 침투액 방울과, 액면이 고체 표면과 이루는 각을 θ로 표시하고 있다. 접촉각이 작을수록 액체가 고체면을 넓게 적시며, 모세관 상승 높이 $h = \dfrac{2T\cos\theta}{\rho g r}$에서 $\cos\theta$가 커져 결함 속으로 빨려 들어가는 힘이 커진다.

• θ가 90°이면 $\cos\theta = 0$이 되어 모세관 상승 자체가 일어나지 않는다.
• θ가 90°와 180° 사이면 $\cos\theta$가 음수가 되어 액면이 오히려 내려간다.
• θ가 180°인 경우는 표면을 전혀 적시지 못해 방울이 구형으로 맺히는 극단이다.

전류관통법은 축(길이)방향의 결함을 검출하는 방법이므로, 축에 직각인 결함을 찾는다는 설명은 틀렸다.

전류관통법은 시험체 구멍에 도체를 꿰어 전류를 흘려 시험체를 원형으로 자화시키는, 축통전법과 같은 계열의 방법으로 축 방향으로 뻗은 결함 검출에 적합하다.

• 축통전법은 축방향의 결함을 검출한다.
• 직각통전법은 축에 직각인 결함을 검출한다.
• 자속관통법은 원주방향의 결함을 검출한다.

절대온도(K)는 섭씨온도에 273을 더한 값으로 환산한다.

절대온도 0K는 섭씨 약 -273℃에 해당하므로, $T_K = 273 + T_C$ 식으로 나타낼 수 있으며, 이 값이 기준점이 된다.

따라서 물이 어는 0℃는 약 273K, 끓는 100℃는 약 373K가 된다.

스트레인 게이지는 변형률을 직접 재는 별도의 측정기구로, 음향방출시험의 계측시스템에는 포함되지 않는다.

음향방출시험은 결함에서 발생하는 탄성파(음향방출 신호)를 AE변환자(센서)로 받아 증폭기로 키우고 필터로 원하는 주파수만 골라낸 뒤 분석하는 순서로 이루어진다.

즉 필터·증폭기·AE변환자는 모두 신호를 검출·처리하는 계측계의 구성요소이지만, 스트레인 게이지는 이와 다른 원리로 변형을 측정하는 별개의 센서다.

표피효과는 전류가 도체 표면에 집중되는 전자기 현상으로, 초음파탐상검사와는 관계가 없다.

초음파탐상검사는 진동을 전달하는 탄성파를 이용하는 방법으로, 일반적으로 펄스반사법을 적용해 결함이나 바닥면에서 되돌아오는 반사파의 시간과 세기를 분석한다.

이 원리로 시험체의 두께를 재거나 용접부·주조품 내부 결함을 검출할 수 있으며, 표피효과는 오히려 와전류탐상검사에서 다뤄지는 개념이다.

수세성 형광침투액을 속건식으로 현상할 때는 현상처리 전에 건조를 마쳐야 한다.

속건식현상제는 휘발성 용제에 현상 성분을 녹인 것이라, 세척 후 표면에 남은 물기를 먼저 건조시킨 다음 현상액을 뿌려야 용제가 정상적으로 퍼지고 증발하며 지시를 떠오르게 한다.

반대로 습식현상법은 현상을 먼저 한 뒤 건조하는 순서를 따르므로, 건조 시점은 사용하는 현상법에 따라 달라진다.

침투액은 안전을 위해 인화점이 높아야 하므로, 낮아야 한다는 설명은 틀렸다.

인화점이 낮으면 취급·보관 중 화재 위험이 커지기 때문에, 침투액은 오히려 높은 인화점을 갖도록 만들어진다.

• 결함 속으로 잘 스며들도록 침투성이 좋아야 한다.
• 검사 후 표면에서 잘 씻겨 나가도록 세척성이 좋아야 한다.
• 시험체를 손상시키지 않도록 부식성이 없어야 한다.

용제제거성 염색침투탐상검사는 표면이 매우 거친 시험체에는 적합하지 않다.

용제를 적신 헝겊으로 닦아 과잉 침투액을 제거하는 방식이라, 표면이 거칠면 골 사이에 침투액이 남거나 반대로 결함 속 침투액까지 함께 닦여 나가 판독이 불안정해진다.

• 조작 순서가 간단해 다른 검사법보다 절차가 짧다.
• 구조물이나 대형 시험체의 국부적인 탐상에 적합하다.
• 전원·수도설비 없이 휴대용으로 현장에서 사용할 수 있다.

쇼트블라스팅은 표면을 두드려 다지는 가공이라 결함 입구가 막히기 쉬워, 무관련지시가 대부분 발생한다는 설명은 적절하지 않다.

쇼트블라스팅·쇼트피닝처럼 표면을 강하게 타격하는 처리는 오히려 결함 표면의 열린 부분을 눌러 막아버려 침투액이 스며들지 못하게 하므로, 검사 전에 산세척 등으로 다시 열어주는 전처리가 필요하다.

반대로 무관련지시는 가공 흔적이나 표면 거칠기 같은 상태에서 비롯되는 경우가 많고, 무관련지시로 확인되지 않은 지시는 결함에 의한 불연속지시로 간주해 주의 깊게 판단해야 한다.

방사선투과시험을 먼저 실시한 것은 침투탐상의 의사지시(pseudo indication) 발생과 직접적인 관련이 없다.

의사지시는 결함이 아닌 원인으로 나타나는 지시이므로, 세척 불량·현상제 오염·외부 이물질처럼 침투탐상 과정에서 생기는 요인이 원인이 된다.

• 부적절한 세척은 의사지시를 만드는 원인이 된다.
• 현상제에 침투액이 잔류하는 오염도 의사지시의 원인이 된다.
• 외부 이물질에 의한 오염 역시 의사지시의 원인이 된다.

같은 온도(20℃)에서는 에틸렌글리콜의 점성이 가장 크다. 에틸렌글리콜은 분자 간 수소결합이 강해 상온에서도 흐름 저항이 큰 편이다.

반면 물·케로신·에틸알콜은 모두 점성이 낮아 상대적으로 잘 흘러내리는 액체에 속한다.

접촉각 θ가 90°보다 작을 때 적심성(습윤성)이 가장 좋다.

접촉각이 작을수록 액체가 고체 표면에 넓게 퍼지며 달라붙으려는 성질이 강해지고, 모세관 현상에 의한 침투도 접촉각이 작을수록 잘 일어난다.

반대로 접촉각이 90°보다 크거나 180°에 가까워질수록 액체가 구슬처럼 뭉쳐 표면을 적시지 못하는 비적심 상태에 가까워진다.

침투처리에 관한 설명으로 옳은 것은 수세성 침투탐상의 침투시간이 후유화성보다 일반적으로 길다는 것이다.

수세성 침투액은 물로 씻어낼 수 있도록 유화제가 미리 섞여 있어 같은 조건에서 침투력이 상대적으로 떨어진다. 그래서 같은 결함을 검출하려면 유화 처리를 따로 하는 후유화성 침투액보다 침투시간을 길게 잡는 것이 일반적이다.

• 침투액과 시험체의 온도는 침투 속도를 좌우하므로, 온도가 낮으면 침투시간을 연장해야 한다.
• 시험체의 재질과 제조 형태(주조품·용접부·단조품 등)에 따라 표준 침투시간이 달라진다.
• 침투처리 중 침투액이 흘러내려 표면이 말라 버리면 결함 속 침투액까지 건조되므로 전처리부터 다시 시험해야 한다.

침투제를 물로 씻어낼 수 있는 상태로 바꾸는 물질은 유화제이다.

후유화성 침투탐상에서는 침투액 자체가 물에 씻기지 않으므로, 정해진 유화시간 동안 유화제를 적용해 표면의 침투액과 반응시켜야 수세가 가능해진다.

• 용제는 침투액이나 잔류물을 닦아내는 데 쓰이는 유기 용매를 말한다.
• 배액은 여분의 침투액을 흘러내리도록 두는 조작을 가리키는 말로, 수세성을 부여하는 물질이 아니다.
• 세척제는 전처리나 제거 처리에 사용하는 별도의 세정용 용제를 가리킨다.

침투탐상검사는 표면에 열린 결함만 검출할 수 있으므로, 내부 결함 검출에 용이하고 비용도 적게 든다는 설명은 장점이 될 수 없다.

침투액이 모세관 현상으로 스며들려면 결함이 표면으로 열려 있어야 하며, 표면 아래에 묻힌 내부 결함은 방사선투과시험이나 초음파탐상시험으로 찾는다.

• 금속·비금속을 가리지 않고 거의 모든 재료의 표면에 적용할 수 있다.
• 표면에 열려 있는 불연속부를 민감하게 검출한다.
• 장비와 절차가 비교적 간단해 고도의 전문 기술이 적은 사람도 작업할 수 있다.

습윤(적심)의 정도는 시험체 표면장력과 계면장력의 차인 B-C로 나타낸다.

$\cos\theta = \dfrac{B-C}{A}$로 정리되며, 여기서 B-C가 클수록 접촉각이 작아져 침투액이 시험체 표면을 잘 적신다.

침투액의 표면장력 A는 분모에 있는 비례 기준일 뿐, 적심 정도를 직접 나타내는 값은 시험체 표면장력과 계면장력의 차이다.

후유화성 침투탐상은 유화제로 처리한 뒤 물로 세척하는 방식이므로, 세척 방법으로 용제를 사용한다는 설명은 틀렸다.

• 형광 침투액은 자외선등으로 비추어 잔류 여부를 확인한다.
• 염색 침투액은 흰색 마른 헝겊으로 닦았을 때 옅은 분홍색 정도가 남는 상태를 세척 적정선으로 본다.
• 수세성 침투탐상은 물로 직접 세척한다.

용제로 닦아내는 방식은 용제제거성 침투탐상의 세척 방법이다.

침투제가 눈에 잘 보이도록 가시성을 높이는 과정은 현상처리이다.

현상제는 결함 속에 남아 있는 침투액을 표면으로 빨아올려 지시모양을 뚜렷하게 확대해 보여준다.

• 침투처리는 침투액을 결함 속으로 스며들게 하는 단계이다.
• 세척처리는 표면에 남은 여분의 침투액을 제거하는 단계이다.
• 건조처리는 세척 후 표면의 물기를 말려 다음 공정을 준비하는 단계로, 가시성 증가와는 목적이 다르다.

현상처리 후에 건조 과정이 필요한 방법은 습식현상(W, 수현탁성)을 사용하는 FB-W이다.

건식(D)이나 속건식(S) 현상제는 현상 전에 시험체를 먼저 건조시킨 뒤 마른 분말이나 휘발성 용제를 적용하는 방식이지만, 습식현상제는 수현탁액을 시험체에 도포한 뒤 젖은 상태로 남으므로 현상이 끝난 후에 별도로 건조시켜야 관찰이 가능하다.

따라서 후유화성 기름베이스(B) 침투액에 수현탁성 습식현상(W)을 조합한 FB-W가 현상 뒤 건조 단계를 필요로 하는 방법이다.

KS B 0816 침투탐상 시험방법 기준에서 잉여 침투액 제거방법의 분류 기호는 다음과 같다. A는 수세에 의한 방법이고, B는 기름베이스 유화제를 사용하는 후유화에 의한 방법이며, C는 용제 제거에 의한 방법이다. D는 속건식 유화제가 아닌 지연식(수용성) 유화제를 사용하는 후유화에 의한 방법을 의미하므로, 보기 4번의 "속건식 유화제"는 오류다.

스프레이 노즐로 세척 처리할 때의 수압은 275 kPa 이하로 규정되어 있다.

수압이 이보다 높으면 결함 속에 스며든 침투액까지 씻겨 나가 얕은 결함의 지시를 놓칠 수 있으므로, 규정된 압력 이하에서 부드럽게 세척해야 한다.

수온·수압을 모두 제한하는 것은 과잉 세척으로 인한 지시모양 소실을 막기 위한 조치이다.

유화시간은 유화제를 적용한 뒤 세척(수세) 처리를 시작할 때까지의 시간을 말하며, 현상까지의 시간으로 정의한 것은 틀렸다.

• 기름베이스 유화제는 물을 첨가하지 않고 그대로 사용하는 유화제이다.
• 습식현상제는 물에 분산시켜 사용하는 백색 미분말 상태의 현상제이다.
• 세척제는 전처리나 제거 처리에 사용하는 용제를 가리킨다.

유화시간을 정확히 지켜야 결함 속 침투액이 씻겨 나가지 않으면서도 표면의 여분 침투액은 수세 가능한 상태로 바뀐다.

침지법으로 침투처리할 때 시험품을 침투액 속에 담가 두는 시간은 5분 이하로 한다.

규정된 최소 체류시간 10분은 침지시간과 배액시간을 합한 전체 시간이다. 시험품을 액에서 꺼낸 뒤에도 표면에 남은 침투액이 흘러내리면서 결함 속으로 계속 스며들기 때문에, 담가 두는 시간은 전체 체류시간의 절반을 넘기지 않도록 제한한다.

침지시간을 필요 이상으로 길게 잡으면 배액시간이 부족해져 여분의 침투액이 두껍게 남고, 이어지는 세척에서 과잉 세척을 부르거나 배경이 높아져 지시 판독이 어려워진다.

염색침투액을 사용한 경우에는 제거처리 후 깨끗한 헝겊으로 표면을 닦아 잔류 침투액이 남아 있는지 눈으로 확인하는 것이 옳다.

염색침투탐상은 자외선이 아니라 백색광 아래에서 관찰하므로, 헝겊에 붉은 침투액이 묻어나는지만으로도 세척이 충분했는지를 간단히 판단할 수 있다.

• 세척액에 담그는 침지 방식은 침투액을 과도하게 녹여내 결함부의 지시모양까지 지워버릴 수 있어 제거처리로는 효과적이지 않다.
• 세척 효과를 높인다고 수압을 과도하게 높이면 오히려 결함 속 침투액까지 씻겨 나가므로 수압에는 상한이 있을 뿐 높은 하한 기준을 두지 않는다.

시험체의 일부분만 시험할 때 전처리 범위는 시험 부분에서 바깥쪽으로 25 mm 넓게 잡는다.

전처리 범위를 충분히 넓게 잡아야 침투액·현상제가 오염되지 않은 표면에서 시험 부위 전체를 온전히 덮을 수 있다.

범위가 좁으면 시험 부위 가장자리의 기름때·녹 등이 제거되지 않아 의사지시가 생기거나 침투액이 제대로 스며들지 않을 수 있다.

자외선등에서 적정 범위를 넘는 높은 주파수(파장이 짧은 자외선)에 과다 노출되면 피부 화상과 눈 손상을 일으킬 수 있다.

자외선은 파장이 짧을수록 에너지가 커서 피부 조직과 각막·망막을 자극하므로, 형광 침투탐상 작업자는 보호구 착용과 노출 시간 관리가 필요하다.

• 탈모현상은 자외선 과다 노출의 직접적인 영향으로 보기 어렵다.
• 장기(내부 기관) 손상은 자외선처럼 투과력이 약한 광선으로는 일어나지 않는다.
• 설사·구토와 같은 소화기 증상도 자외선 노출과 직접적인 관련이 없다.

지시 사이 간격이 모두 2mm 이하이므로 1개의 연속된 지시모양으로 보며, 지시 길이는 9.5mm가 된다.

제시된 조건은 거의 동일 선상에 2mm, 3mm, 2mm의 지시가 있고 그 사이 간격이 각각 1.5mm와 1mm인 경우다. KS B 0816은 거의 같은 직선상에 있으면서 간격이 2mm 이하인 지시모양을 연속된 하나로 간주하고, 길이는 개개 지시 길이의 합에 사이 간격의 합을 더해 구한다.

$(2 + 3 + 2) + (1.5 + 1) = 9.5$ 이므로 지시 길이는 9.5mm이다.

• 간격을 빼고 지시 길이만 더한 7mm는 사이 간격까지 포함하도록 한 산정 방법과 맞지 않는다.
• 앞의 2mm만 따로 떼고 나머지를 6mm로 묶어 둘로 세는 것은 연속 지시 규정을 절반만 적용한 것이다.
• 6.5mm와 6mm로 나눈 값은 가운데 3mm 지시를 양쪽에 겹쳐 센 결과라 성립하지 않는다.

침투탐상 시험방법을 선정할 때 시험하는 날의 날씨는 고려 대상이 아니다.

실제로 고려해야 할 사항은 시험 목적과 재료 특성에 관련된 요소들이다.

• 시험체에 예상되는 결함의 종류는 적용할 탐상 방법을 정하는 핵심 기준이다.
• 시험체의 용도에 따라 요구되는 검출 감도가 달라진다.
• 탐상제의 성질이 시험체의 재질·표면 상태와 요구 감도에 맞는지도 확인해야 한다.

기준보다 유화시간을 초과하였을 경우 재시험을 실시해야 한다.

유화 시간이 길어지면 결함 속에 스며든 침투액까지 씻겨 나가 얕은 결함의 지시모양이 소실될 수 있으므로, 이 경우에는 전처리부터 다시 시험한다.

• 침투시간을 기준보다 길게 준 것만으로는 결함 검출에 불리해지지 않아 재시험 사유가 되지 않는다.
• 의사지시가 나타난 사실 자체는 그 원인을 확인해 실제 지시와 구분하면 되는 사항이다.
• 실제지시와 의사지시가 섞여 있어도 각 지시의 특징으로 구분해 평가하는 것이 원칙이다.

전수검사에서 합격품은 P로 각인하여 표시한다.

전수검사로 합격한 개별 제품은 P 각인으로 구분하고, 샘플링검사로 합격한 로트는 Ⓟ 기호나 황색 착색으로 표시한다.

• 전수검사 불합격품을 노란색으로 표시하는 규정은 없다.
• 전수검사 합격품을 W로 각인하는 방식은 실제 규정과 다르다.
• 샘플링검사 합격 로트를 빨간색으로 표시하는 규정은 없다.

B 기준에서도 선형(선상) 침투지시모양은 길이로 합부를 가리므로, 선형 침투지시모양은 모두 불합격으로 한다는 설명이 틀렸다.

침투지시모양은 길이가 나비의 3배 이상이면 선상, 3배 미만이면 원형상으로 나누는데 둘 다 독립 침투지시모양에 속한다. B 기준은 독립·연속 지시모양을 1개의 길이 8mm 이하일 때 합격으로 보므로, 선상 지시라는 이유만으로 일률적으로 불합격 처리하지 않는다.

• 연속 침투지시모양은 1개의 길이가 8mm 이하이면 합격이다.
• 독립 침투지시모양도 1개의 길이가 8mm 이하이면 합격이다.
• 분산 침투지시모양은 지시모양을 분류·평가한 합계점이 연속된 용접 길이 300mm당 10점 이하이면 합격이다.

사용 중인 수세성 침투액은 수분이 부피비로 5%를 넘으면 불만족한 것으로 규정한다.

수세성 침투액은 유화제를 함유하고 있어 수세 과정에서 물이 섞여 들어가기 쉽다. 물이 기준을 넘어 섞이면 침투력과 형광 휘도가 떨어지고 액이 분리되거나 젤 모양으로 굳어 결함 검출 감도가 낮아진다.

그래서 사용 중인 탐상제는 정기적으로 수분 함유량을 점검하고, 기준을 벗어나면 보충이 아니라 교체해야 한다.

시험 장소의 기온이 15℃ 이하 또는 50℃ 이상일 때만 온도를 반드시 기록해야 한다.

표준 온도 범위인 15~50℃ 안에서는 침투탐상 성능이 정상적으로 확보된다고 보아 별도 기록을 요구하지 않고, 이 범위를 벗어난 경우에만 조작 조건으로 기온·액온을 남긴다.

이는 저온에서 침투가 늦어지고 고온에서 침투액이 빨리 마르는 등 온도가 성능에 미치는 영향을 관리하기 위한 기록 규정이다.

자기변태는 결정구조의 변화 없이 자기적 성질만 변하는 현상을 말한다.

철은 퀴리점을 지나면서 결정격자는 그대로 유지된 채 강자성에서 상자성으로 성질만 바뀌는데, 이것이 자기변태의 대표적인 예이다.

• 결정격자의 결정구조가 바뀌거나 원자배열이 달라져 두 가지 이상의 결정구조를 갖는 것은 동소변태의 설명이다.
• 일정한 온도에서 급격히 비연속적으로 일어나는 것도 동소변태의 특징이며, 자기변태는 일정 온도 구간에 걸쳐 서서히 진행된다.

소결 초경질 공구강에 쓰이는 금속탄화물은 WC·TiC·TaC이며, MaC는 실재하는 금속탄화물이 아니다.

텅스텐(W)·타이타늄(Ti)·탄탈럼(Ta)의 탄화물은 경도와 내마모성이 높아 초경합금의 주된 성분으로 쓰인다.

초경합금은 WC를 주체로 하고 Co를 결합재로 하여 소결한 것이며, TiC·TaC는 내마모성과 내열성을 보완하기 위해 함께 넣는다.

실루민(Al-Si 합금)의 공정온도 577℃에서 Si의 고용한계는 약 1.65%이다.

Al-Si 상태도에서 공정점의 Si 함량은 약 12.6%이지만, 이는 액상이 공존하는 조성이고 고상인 α고용체가 실제로 녹여 넣을 수 있는 Si의 최대량은 이보다 훨씬 작은 1.65% 수준이다.

온도가 상온으로 내려갈수록 이 고용한계는 더욱 줄어들어 잉여 Si가 조직 내에 석출된다.

Al-4%Cu-2%Ni-1.5%Mg 조성의 합금은 Y합금이다.

Y합금은 Cu·Ni·Mg이 함께 들어가 고온에서도 기계적 성질과 열전도율이 우수해, 내연기관용 피스톤이나 실린더 헤드처럼 고온에서 작동하는 부품에 쓰인다.

• 두랄루민은 Al-Cu-Mg-Mn계로 Ni을 포함하지 않아 상온에서의 시효경화성이 강조되는 합금이다.
• 알클래드는 두랄루민판 표면에 순수 알루미늄을 입혀 내식성을 높인 것이다.
• 하이드로날륨은 Al-Mg계로 내식성이 우수한 합금이다.

주철 제조 시 탈황제로 가장 적합한 원소는 Mn이다.

Mn은 용융 주철 속의 황(S)과 결합해 MnS를 형성하고 이를 슬래그로 부상시켜 제거하므로, 황이 만드는 취성을 억제하는 데 효과적이다.

• C는 주철의 주성분 원소로 탈황과는 별개이다.
• Fe는 주철의 기본 바탕 금속이다.
• Si는 흑연화를 촉진해 주철의 유동성과 조직에 관여하는 원소이다.

림드강 제조 시 리밍 액션을 일으키는 가스는 CO이다.

용강 속의 FeO와 탄소가 반응해 CO 가스가 발생하면서 응고 중인 강괴 표면 쪽에서 비등과 같은 현상을 일으키는데, 이것이 림드강 특유의 조직을 만든다.

• H2는 이 반응의 직접적인 생성물이 아니다.
• O2는 반응물이 아니라 이미 FeO 형태로 결합되어 있던 산소가 관여한다.
• CH4는 이 탈산 반응과 관련이 없다.

형상기억합금의 대표적인 합금계는 Ni-Ti(니티놀)이며, Sb-Cu라는 설명은 틀렸다.

형상기억합금은 열탄성형 마텐사이트 변태를 이용해 변형된 형태가 가열 시 원래 모양으로 되돌아간다.

• 고온상은 대부분 규칙적인 결정 구조(오스테나이트)를 가진다.
• 온도 변화에 따라 형태를 회복하는 특성 덕분에 센서나 각종 접속판 재료로 쓰인다.

제시된 강종 중 담금질 온도가 가장 높은 것은 SKH51(고속도강)이다.

고속도강은 W·Mo·V 등 고온에서도 안정한 탄화물을 만드는 합금원소를 다량 포함해, 이 탄화물을 충분히 고용시키려면 1200℃ 안팎의 매우 높은 온도에서 담금질해야 한다.

• SM45C는 탄소강, STS3은 합금공구강으로 모두 고속도강보다 훨씬 낮은 온도에서 담금질한다.
• STD11은 냉간금형용 합금공구강으로 탄소강보다는 높지만 고속도강에는 미치지 못한다.

상온부터 910℃까지 존재하는 α-Fe의 원자 배열은 체심입방격자(BCC)이다.

910℃를 넘어서면 철은 면심입방격자(FCC)인 γ-Fe로 구조가 바뀌었다가, 더 높은 온도에서 다시 체심입방격자인 δ-Fe로 변한다.

즉 순철은 온도에 따라 결정구조가 바뀌는 대표적인 동소변태 금속이다.

이 시험편의 단면 수축율은 12.5%이다.

단면 수축율 공식은 $\dfrac{A_0-A_1}{A_0}\times100$이다.
원단면적 40mm²와 시험 후 단면적 35mm²를 대입하면 $\dfrac{40-35}{40}\times100=12.5\%$가 된다.

이 값이 클수록 재료가 파단 전에 단면이 많이 줄어들었다는 뜻으로, 연성이 크다는 것을 의미한다.

실용되는 공업용 황동은 아연 함량에 따라 α상만 있는 것부터 α+β 혼합조직을 갖는 것까지 폭넓게 쓰인다.

아연 함량이 비교적 낮은 황동은 상온에서 단일 α상 조직을 가지지만, 아연 함량이 높아지는 6:4 황동 계열에서는 α상과 β상이 함께 나타나는 조직이 된다.

따라서 공업용 황동 전체를 아우르는 상온 조직은 α상과 α+β상이 함께 존재하는 범위로 나타난다.

Ni-28%Mo-5%Fe 조성으로 염산에 대한 내식성이 뛰어난 합금은 하스텔로이 비(Hastelloy B)이다.

Ni-Mo계인 하스텔로이 비는 염산과 같은 환원성 산 분위기에서도 잘 견디면서 가공성과 용접성을 함께 갖추어 화학 설비 재료로 쓰인다.

• 퍼멀로이는 Ni-Fe계 연자성 합금으로 내식 용도가 아니다.
• 모넬 메탈은 Ni-Cu계로 조성이 다르다.
• 콘스탄탄은 Cu-Ni계 저항 합금으로 전기저항 용도에 쓰인다.

고온 산화 방지를 위해 Al을 표면에 침투시키는 금속침투법은 칼로라이징이다.

칼로라이징 처리된 표면은 치밀한 Al2O3 산화막을 형성해 고온에서도 추가 산화를 억제한다.

• 세라다이징은 Zn을 침투시키는 방법이다.
• 크로마이징은 Cr을 침투시키는 방법이다.
• 보로나이징은 B(붕소)를 침투시키는 방법이다.

마그네슘은 산이나 염류에는 쉽게 부식되고 알칼리에는 잘 견디는 금속으로, 설명이 반대로 되어 있다.

• 용융점은 약 650℃ 정도이다.
• Cu·Al보다 열전도율은 낮지만 절삭성은 우수하다.
• 비중이 약 1.74로 실용 금속 중 가장 가볍다.

이러한 특성 때문에 마그네슘은 경량화가 중요한 부품에 쓰이지만, 산·염류 환경에서는 부식에 취약해 별도의 표면 처리가 필요하다.

고온에서 크리프 강도를 가장 크게 높이는 원소는 Mo이다.

몰리브덴은 고온에서도 안정한 탄화물을 형성하고 결정립계를 강화해, 장시간 고온·하중 조건에서 서서히 변형되는 크리프 현상을 억제하는 데 효과적이다.

• V은 탄화물 형성으로 강도를 높이지만 Mo만큼 크리프 억제 효과가 크지 않다.
• Cr은 내식성·내산화성 향상에 주로 기여한다.
• Mg은 철강의 크리프 강도를 높이는 합금원소로는 거의 쓰이지 않는다.

이 교류용접기의 효율은 50%이다.

AW-200은 정격 2차 전류가 200A임을 뜻하므로, 아크전력은 아크전압 20V와 정격전류 200A를 곱해 $20\text{V}\times200\text{A}=4\text{kW}$로 구해진다.

효율은 $\dfrac{\text{아크전력}}{\text{아크전력}+\text{내부손실}}\times100$이므로, $\dfrac{4}{4+4}\times100=50\%$가 된다.

무부하전압 80V는 역률 계산에 쓰이는 값으로, 효율 계산에는 사용하지 않는다.

아세틸렌은 압력을 가할수록 자연분해에 의한 폭발 위험이 커지는 가스이므로, 압력을 가해도 폭발 위험이 적다는 설명은 틀렸다.

• 물보다 아세톤에 훨씬 잘 녹아 용해 아세틸렌 형태로 저장한다.
• 온도가 일정 수준을 넘으면 자연적으로 분해·폭발할 수 있다.
• 구리와 접촉하면 폭발성이 있는 아세틸라이드 화합물을 생성하므로 구리 합금 사용이 제한된다.

아세틸렌을 아세톤에 녹여 다공질 물질을 채운 용기에 저장하고 사용 압력을 제한하는 이유가 여기에 있다.

전기저항열을 이용하지 않는 용접법은 산소-수소 용접이다.

산소-수소 용접은 가스를 태워 얻은 화염의 열로 모재를 녹이는 가스 용접의 한 종류로, 전류에 의한 저항열과는 원리가 다르다.

• 점용접은 두 판을 전극으로 눌러 전류를 흘려 저항열로 접합한다.
• 심용접은 롤러 전극으로 연속 통전하며 접합한다.
• 프로젝션용접은 돌기부에 전류를 집중시켜 저항열로 접합한다.