비파괴검사 스터디 내용 정리

1. 추적기체

할로겐 누설시험은 염소, 불소, 브롬, 요오드 같은 할로겐족 원소를 포함하는 기체상 혼합물에 대한 응답이 가능한 검출기를 이용하는 방법이다. 할로겐 원소는 독성으로 인해 일반적으로 사용할 수 없고 원소 자체로서도 검출기에서 응답되어지지 않는다. 할로겐 기체성분은 일반 냉매와 혼합될 때 비독성 화합물 조성이 된다. 밀폐용기, 일반제품, 파이프 또는 시스템이 할로겐 추적기체 중 하나로 가압되어지거나 할로겐 기체와 질소가 혼합된 냉매로 가압된다면 할로겐누설 검출기는 누설위치를 검지할 수 있거나 누설률을 측정할 수 있다. 사용되는 추적기체는 클로로플루오르카본(CFC) 계열, 하이드로클로로플루오르카본(HCFC) 계열이 사용되고 일반 산업분야에서도 냉매로 사용한다. CFC 계열의 R-12는 듀퐁사에서 상품명으로 프레온이라 명명하였는데 프레온은 안전한 성질 때문에 공기 중에나온 후에 분해되지 않는다. 이로인해 오존층을 파괴하여 제조와 수입이 모두 금지된다. HCFC 계열의 R-22 냉매의 사용이 증가하였으나 이 냉매도 규제대상에 포함시킴에 따라 사용을 규제하였다. 할로겐 누설시험은 R-12와 R-22를 추적기체로 시험하는 방법이나, 규제에 따라 실무에서 적용하는 부분은 제한적이다. 이를 대체하는 방안으로는 기존의 냉매들을 혼합한 혼합냉매와 천연 냉매를 사용하는 방법이 있다. 그 중 HCFC 계열의 비 공기 혼합냉매인 R-407C와 유사 공기 혼합냉매인 제네트론 R-410A가 고려되고 있다. 또한 기존의 R-22를 대체할 목적으로 개발된 제네트론 퍼포맥스 LT는 세 가지 이상의 혼합물에서 나타나는 분리현상으로 비율 변동 시 압력변화가 올 수 있다는 점과 고압이나 고온에서는 인화성이 존재하는 단점이 있다.

 1) 확산속도

할로겐기체 무게에 의한 낮은 확산속도는 할로겐 검출기 사용 효능에 문제를 발생시킨다. 누설부위에서 신뢰성 있는 신호를 발생시키기 위해서 공기와 혼합된 추적기체로 채워진 시스템은 항상 평균적인 조성을 가져야 한다. 시스템에서 아주 미세한 누설은 잘 혼합된 추적기체에 의해 검출할 수 있고, 미세 경로에서의 누설은 할로겐 검출기를 이용하여 쉽게 검출한다. 검출이 잘되지 않는 누설은 공기 중에서 낮은 확산률을 갖기 때문이며 이것은 할로겐 추적기체가 시스템에 잔류하여 허위신호를 유발하는 계기가 된다.

 2) 잔류

할로겐 화합물질이 표면에서 몇 분 또는 그 이상 잔류하면서 축적된다면 검출기의 응답을 지연시키는 결과를 초래한다. 이 경우 시험되어지는 시스템의 재질과 검출 프로브의 구조에 유념해야 한다. 이러한 현상을 할로겐 추적기체의 hang-up 현상이라 하는데 헬륨 질량분석기 시험법에서 hang-up 현상과 비슷하다.

2. 원리

기본적인 원리는 할로겐계 기체가 검출기의 양극과 음극사이에 들어오면 양극에서 양이온의 방출이 증가하고 방출된 양이온이 음극에 이르면 전류가 증폭되어 정보, 미터의 지시로 누설위치를 검지할 수 있다. 검지전극이 내장된 검출프로브를 이용하여 누설위치를 검사하는데 누설검출기 감도가 다른 방법들과 비교할 때 우수한 편이라서 압력차이가 나는 두 지역을 분리하는 경계 또는 벽 내에 존재하는 누설, 누설위치를 측정할 수 있다. 누설이 존재한다면 압력의 흐름이 발생하고, 흐름은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 때문에 프로브의 위치를 압력이 낮은 표면 쪽에 위치시킨다. 반대쪽은 할로겐 추적기체를 이용하여 가압을 시키는 방법을 선택할 수 있다. 할로겐 다이오드 스니퍼 시험방법은 누설을 검출하고 누설위치를 결정하기 위한 비정량적 방법이며 정량적 방법으로 고려되기는 힘들다. 할로겐 누설시험에서는 가열 양극 할로겐 검출기, 할라이드 토치, 전자포획 검출기와 같은 형태의 검출기가 있다.