파괴검사의 개요와 방법

파괴 테스트는 구성 요소, 자산 또는 재료가 고장난 지점을 분석하는 테스트 방법입니다. 검사관은 재료가 압력 하에서 어떻게 작동하는지에 대한 통찰력을 얻기 위해 재료를 완전히 변형시키거나 파괴하는 다양한 파괴 테스트 방법을 테스트합니다.

 

파괴 검사 방법은 인성, 경도, 유연성 및 강도와 같은 부품의 물리적 특성을 식별할 수 있습니다. 파괴 시험은 거의 일반적으로 파괴 물리 분석(DPA - Destructive Physical Analysis) 또는 파괴 재료 검사(DMT - Destructive Material Testing )라고 합니다.

 

파괴적인 물리적 분석은 정확한 작동, 유지 관리 및 교체 권장 사항을 요구하기 위해 구성 요소의 한계를 식별하는 중요한 테스트 방법입니다. DT 분석법은 일반적으로 고장 분석, 공정 검증, 재료 특성화에 사용되며, 디지털 방사선 촬영과 같은 비파괴 검사(NDT) 기술도 포함하는 엔지니어링 중요 평가의 핵심 부분을 구성할 수 있습니다.

 

 

 

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1. 파괴 검사란?

파괴 테스트는 파괴 지점을 분석하기 위해 재료를 변형하거나 파괴하는 것을 목표로 합니다. 반면에 비파괴 검사는 어떤 식으로든 재료나 자산을 손상시키지 않는 검사 방법을 사용합니다. 검사자는 다양한 시나리오에서 DT 및 NDT를 사용합니다.

예를 들어, DT는 구성 요소가 대량 생산되거나 실제 응용 분야에 사용되기 전에 다양한 종류의 응력을 받을 때 어떤 일이 발생하는지 이해하기 위해 사용됩니다.

 

NDT는 손상을 조기에 감지하고 운영 실패를 방지하기 위해 이미 작동 중인 자산을 테스트하는 데 사용됩니다. 이 테스트 방법은 자산 기록을 유지하고, 유지 보수 일정을 알리고, 결함이 악화되기 전에 식별하기 위해 수행됩니다.

 

 

 

 

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2. 파괴검사 응용

파괴 검사는 일반적으로 사내 기술자 또는 제3자 검사 제공업체에 의해 수행됩니다. 이러한 테스트의 대부분은 특수 장비를 사용하여 실험실에서 수행됩니다.

 

파괴 테스트를 사용하는 산업은 다음과 같습니다.

• 항공 우주
• 자동차
• 화학
• 건축
• 방어
• 전기 공학
• 제작
•  
• 인프라
• 제조
• 석유 및 가스
• 석유 화학
• 파이프라인
• 발전 산업
• 소프트웨어

 

파괴 테스트를 수행하는 직업은 다음과 같습니다.

• 화학자
• 전기화학 공정 전문가
• 고장 분석 전문가
• 재료 과학자
• 야금 및 고분자 엔지니어
• 품질 관리 분석가
• 규정 준수 전문가

 

3. 파괴검사 방법

파괴 검사 방법에는 여러 가지 유형이 있으며, 이는 재료가 사용 중일 때 실제로 노출될 수 있는 환경 요인을 시뮬레이션하도록 설계되었습니다. 이러한 방법은 특정 유형의 압력 또는 변형 하에서 재료의 강도를 테스트하도록 설계되었습니다.

 

파괴 검사 방법의 가장 일반적인 유형은 다음과 같습니다.

• 환경 테스트
• 부식 테스트
• 파괴 및 기계적 테스트
• 피로 시험
• 경도 시험
• 수소 테스트
• 잔류 응력 측정
• 소프트웨어 테스팅
• 인장(연신율) 시험
• 비틀림 시험

 

 

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1) 환경 테스트

환경 테스트는 부품이 다양한 압력과 온도에서 부식성 환경에 노출될 때 부품의 피로 및 파괴 지점을 테스트하는 데 사용됩니다. 테스트는 구성 요소가 작동할 환경을 모방합니다.

 

부식성 환경의 예로는 다음과 같은 환경이 있습니다.

• 염분
• 습도
• 황화수소
• 이산화탄소
• 다른 자연 요소

 

 

2) 부식 테스트

부식 테스트는 부품이 바닷물과 담수에 노출되었을 때 부품의 부식 지점을 테스트합니다.

 

 

 

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3) 파괴 및 기계적 테스트

파괴 및 기계적 테스트에는 다음과 같은 파괴 테스트가 포함됩니다.

• 굽힘 테스트는 취성을 노출시키기 위해 유도 또는 자유형 테스트에서 재료를 구부리는 품질 관리 테스트입니다.
• 샤르피 충격 시험은 파괴 시 재료가 흡수하는 에너지의 양을 측정하는 고변형 DT 방법입니다.
• 크러쉬 시험 또는 압축 강도 시험은 콘크리트 지지 하중의 강도를 결정하는 데 널리 사용되는 시험입니다.
• 용접 파괴 시험은 부적절한 너비 대 높이 비율로 인한 균열, 불완전한 침투, 융합 부족, 다공성 및 슬래그 포함과 같은 결함을 드러내기 위해 고안된 시험입니다.
• 박리 및 끌 시험은 용접 크기와 파괴 유형을 결정하는 시험입니다.
• Pellini 낙하 충격 시험은 무연성 전이 온도(NDTT)를 측정하는 시험입니다. NDTT는 폭발 벌지 시험에서 탄성 변형률만 있는 상태에서 파괴 및 균열 전파가 발생한 후 플레이트가 평평하게 유지되는 시험 온도입니다.
• 정수압 시험은 주로 NDT 방법이지만, 최근 정수압 시험은 재료의 탄성 내에서 변형을 가하는 것으로 나타났으며, 이는 변형되는 재료가 적용된 압력에 약간 비례할 때만 미세하게 발생합니다.

 

 

4) 피로 시험

피로 시험은 바닷물 또는 야외 환경에서 수행되어 가변 또는 일정한 진폭 하중 하에서 용접 접합부, 모재 및 열 영향 영역의 내구성을 측정합니다.

 

 

 

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5) 경도 테스트

경도 테스트는 Rockwell 스케일을 사용하여 부품이 응력 하에서 영구적인 변형을 겪는지 여부를 결정합니다. 재료가 압흔에 얼마나 저항하는지가 경도를 결정하는 것입니다. 이 테스트는 구성 요소가 시간이 지남에 따라 얼마나 잘 작동하는지, 얼마나 오래 사용할 수 있는지 결정합니다.

 

 

6) 수소 테스트

수소 테스트는 부식 위험이 있는 부품을 다양한 변형률과 온도에서 수소에 노출시킵니다.

 

 

 

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7) 잔류 응력 측정

잔류 응력 측정은 부품의 내부 응력과 표면 응력에 미치는 영향을 측정합니다. 이러한 측정을 통해 엔지니어는 잔류 응력 분포를 분석할 수 있습니다.

 

다음은 잔류 응력 측정에 사용할 수 있는 세 가지 방법입니다.

• 중성자 회절
• 싱크로트론 회절
• X선 회절

 

 

8) 소프트웨어 테스팅

소프트웨어 테스트는 소프트웨어 엔지니어가 수행하며, 엔지니어는 제품의 품질을 조사하고, 오류를 찾고, 제품을 사용하기에 적합하게 만들기 전에 위험을 이해합니다.

 

9) 인장(연신율) 시험

인장(연신율) 시험은 재료의 강도를 측정하기 위해 부품을 신장하거나 압축하여 수행하는 응력 시험의 한 유형입니다. 파괴 강도, 최대 연신율 및 압축, 인장 강도는 모두 물리적 특성을 계산하고 많은 양의 힘을 견딜 수 있는 재료를 결정하기 위해 측정됩니다.

 

 

 

 

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10) 비틀림 시험

비틀림 시험은 재료가 변형되기 전에 재료의 전단을 결정하기 위해 비틀림 힘이 가해지는 응력 시험의 한 유형입니다. 재료가 비틀림에 굴복하면 재료의 고장 지점으로 간주됩니다.

 

 

 

4. 파괴 테스트 예제

파괴적인 물리적 분석의 가장 일반적인 예 중 하나는 충돌 시뮬레이션일 것입니다.자동차 제조업체와 항공 우주 산업은 모두 파괴 테스트를 사용하여 다른 구성 요소가 고장 났을 때 안전 장비의 한계와 작동 능력을 테스트합니다.

 

 

 

항공 우주 분야에서는 공기 호흡기 방출과 같은 안전 기능이 이러한 조건에서도 계속 작동할 수 있도록 객실에 고온 및 압력이 가해집니다.

 

파괴 테스트는 안전 유리의 강도를 테스트하는 데에도 사용됩니다. 모래 주머니를 지정된 높이에 떨어뜨려 파손 분석을 위한 충격력을 시뮬레이션할 수 있으며, 화염 저항을 결정하기 위해 불을 적용할 수도 있습니다. 작업복, 귀마개 또는 머프, 전신 보호복, 장갑, 안전모, 호흡보호구, 보안경, 신발 및 조끼와 같은 화재 관련 개인 보호 장비(PPE)는 IEC 및/또는 ASTM 표준을 준수하기 위해 파괴 테스트에 노출됩니다.

 

이러한 테스트에는 안전 장비를 전기 아크 시뮬레이션(아크 등급) 또는 화염(화재 등급)에 노출시켜 재료가 파손 전에 얼마나 많은 에너지를 받을 수 있는지 확인하는 것이 포함됩니다. 파괴적인 물리적 분석은 또한 극한의 압력과 고온을 견디는 산업용 보일러의 건설에 어떤 재료를 사용해야 하는지 결정하는 데 사용되어 안전한 작동을 위한 보일러의 압력 및 온도 등급을 결정합니다.

 

인장 시험은 건축 자재의 용접 강도를 시험하는 데 사용됩니다. 이 테스트는 용접 및 건물 자체의 구조적 무결성을 보장합니다. 예를 들어, 자연 요소에 노출된 고층 빌딩은 예상 한계 이하의 조건을 견디기 위해 파괴 테스트 방법으로 사용해도 안전한 것으로 간주되는 재료와 구성 요소를 사용합니다.