비파괴검사 스터디 내용 정리

1. 자화전류치의 설정

자화전류치는 시험체에 걸어줄 자기장의 세기를 좌우하기 때문에 시험체를 적정하게 자화하기 위해서는 시험체의 자기 특성, 탐상면의 상태, 예측되는 결함의 종류와 위치, 크기 및 연속법 또는 잔류법의 경우 등 모든 사항을 고려하여 다음과 같이 시험체에 작용시킬 자기장의 세기를 결정하고 그 값과 자화방법 및 시험체의 크기 등에 따라 적정한 자화전류치를 설정한다.

   1) 시험체의 자화곡선에서 다음 값을 표준으로 한다.

연속법 : 시험체에 포화자속밀도의 80% 정도의 자속밀도가 얻어지는 자기장의 세기를 걸어 준다.

잔류법 : 시험체에 최대의 잔류자속밀도가 얻어지도록 포화자속밀도 이상의 자속밀도가 얻어지는 자기장의 세기를 걸어준다.

   2) 탐상면의 상태를 고려하여 설정

연속법 및 잔류법에서도 탐상면의 상태를 고려하고 걸어줄 자화의 세기를 결정해야 한다. 나사부의 파인부분, 모퉁이부분, 용접 비드부분, 재질, 조직 및 단면의 급변부, 탐상면이 거친 부분 등은 자속이 누설하기 쉬운 곳이므로, 표준 값보다 조금 약하게하는 편이 좋다. 너무 강하게 자화하면 이들 부분에 자분이 부착되어 결함 자분모양의 식별이 불가능하게 된다.

   3) A형 표준시험편에 의한 방법

시험체의 형상이 복잡하거나 반자기장이 작용할 경우에는 A형 표준시험편을 탐상 부위에 붙이고 연속법으로 자화하여 그곳에 뚜렷한 자분모양이 나타나는 자화전류치를 구하여 적정한 자화전류치를 설정한다. A형 표준시험편을 탐상면에 붙이고 자화전류치를 서서히 증가시켰을 때 500A에서 자분모양이 나타나기 시작하였다면, 구하는 대강의 자화전류치는 다음 식과 같이 계산한다. I=500(A)X3200(A/m)/1600(A/m)=1000A

2. 규격에서 규정하는 자화전류치

   1) KS D 0213 규격의 자화전류치

   2) ASME Sec. V. Art. 7의 자화전류치

① 프로드법

자화전류는 직류나 정류 전류를 사용한다. 자기장의 세기는 사용전류에 비례하지만 전극 간격과 시험체의 단면 두께에 따라 변한다. 따라서 시험체의 두께(t)는 t≥3/4인치일 때 A=DX100~125, t<3/4인치일 때 A=DX90~110, 단 3인치 < D < 8인치이어야 한다.

② 코일법

자화전류는 직류나 정류 전류를 사용한다. 자기장의 세기는 전류에 비례하고 시험체의 두께에 반비례한다. 자기장의 세기 계산은 시험체의 길이(L)와 지름(D)을 기초로 구한다. L/D≥4일 때 AT=35000/(L/D+2), L/D=2~4일 때 AT=45000/(L/D), L/D < 2일 때 코일법은 적용하지 않는다. 자화할 부위가 코일의 중앙에서 어느쪽이라도 9인치를 넘는다면 자분탐상용 ASME 시험편 또는 인공결함 시험편을 사용하여 자계의 적정성을 확인해야 한다.

③ 통전법

자화전류는 직류나 정류 전류를 사용한다. 자화전류치는 외경을 기준으로 최소 인치당 300A~최대 인치당 800A이어야 한다. 환봉이 아닌 시험체는 전류가 흐르는 방향에 직각이되는 최대 단면 대각선 길이를 계산에서의 외경(D)으로 한다.

④ 전류관통법

단일 중심도체의 경우 요구되는 자기장의 세기는 통전법의 자화전류와 같다. A=D"X300~800이다.

⑤ 극간법

자화는 교류 또는 직류 전자석 요크나 영구자석 요크를 사용한다. 기자력이 변하지 않고 일정하므로 자화력을 인상력으로 규정하고 있다. 인상력은 교류를 사용할 때 최대 극간 거리에서 4.5kg 이상, 직류 또는 영구자석의 요크일 때 18kg이상 되어야 한다. 자화력은 1년에 최소 한번 또는 손상 시에 점검하며 영구자석의 요크는 매일 점검토록 하고 있다.

⑥ 자화전류의 통전시간

자화전류의 통전시간은 자분의 적용시기 및 자분의 적용방법에 따라 다르다. 연속법은 자분의 적용을 완료하고 나서 자화전류를 끊어야 한다. 만일 검사액이 탐상면에 흐르고 있을 때에 자화전류를 끊게 되면 결함부에 자분 흡착력이 약해져서 형성된 자분모양이 검사액의 흐름으로 파괴될 우려가 있으므로 검사액의 흐름이 멈출 때까지 통전을 계속해야 한다. 즉, 연속법은 탐상면의 넓이 및 상태 등을 고려하여 자분의 적용시간에 어느 정도 여유를 갖는 통전시간이 필요하다. 자분의 적용시간은 최저 약 3초를 필요로 한다. 잔류법은 자화전류를 끊은 후, 즉 자화 조작을 끝낸 후에 자분을 적용하므로 통전시간을 결정하는데 자분의 적용상태를 고려할 필요가 없다. 그래서 잔류법은 시간이 짧아도 영향은 거의 없지만 일반적으로 1/4~1초를 표준으로 하고 있다. 다만 통전시간이 1/100초 이하의 충격전류를 사용하는 경우에는 통전을 반복하는 것이 자화가 강해진다는 실험결과가 있으므로 3회 이상 통전을 반복하는 것이 좋다.