누출 테스트(Leak Testing)는 검사자가 물체 또는 시스템이 특정 누출 한계 내에서 작동하는지 여부를 확인하는 데 사용하는 절차입니다. 누출은 물체에 결함(구멍, 균열 또는 기타 종류의 결함)이 있을 때 발생하여 물체가 보유하고 있는 액체나 가스가 무엇이든 흘러나올 수 있습니다. 누출 테스트는 정기적인 유지 보수 절차의 일부로 해결할 수 있도록 이러한 결함을 찾기 위해 압력을 사용합니다.
일반적으로 누출 테스트는 액체 또는 가스를 저장하거나 이동하는 데 사용되는 물체에 대해 수행됩니다.
누출 테스트는 가장 일반적으로 사용되는 검사 방법 중 하나입니다. 검사자는 검사 대상을 영구적으로 변경하거나 손상시키지 않고 비파괴 검사(NDT) 방법을 수행할 수 있기 때문에 비파괴 검사(NDT) 방법의 범주에 속합니다.
1. 누출 테스트란?
누출 테스트에서 검사자는 압력을 사용하여 누출을 일으키는 물체의 결함 존재를 식별합니다. 물질이 용기에서 누출되면 압력이 높은 곳에서 낮은 압력으로 흐릅니다. 누출 테스트는 이러한 현상을 활용하여 압력을 사용하여 더 낮은 압력, 즉 누출 위치를 향한 흐름을 생성하는 동시에 해당 흐름을 주의 깊게 모니터링합니다.
지난 몇 년 동안 센서, 칩, 밸브 및 기타 유형의 기술이 발전함에 따라 누출 검사의 감도가 높아지고 NDT 방법으로서 사용할 수 있게 되었습니다. 이러한 모든 발전은 누출 테스트를 더 빠르고 정확하게 만들었으며 기업이 제조 공정의 품질과 전체 생산량을 개선하는 데 도움이 되었습니다.
누출 테스트의 가장 큰 발전 중 하나는 사물 인터넷의 출현입니다. 이제 검사관은 인터넷 연결을 통해 누출 테스트 데이터를 원격으로 수집, 모니터링 및 공유할 수 있으므로 이상적인 유지 관리를 보장하는 데 필요한 정보를 적시에 얻을 수 있습니다.
이 데이터는 검사자뿐만 아니라 제조 엔지니어, 생산 관리자, 유지 보수 관리자 및 제조 프로세스의 기타 이해 관계자도 평가할 수 있으므로 사용 중인 자산의 상태에 대한 실시간 통찰력을 개선할 수 있습니다.
누출 테스트는 주로 폐쇄형 시스템 내에서 결함을 테스트할 때입니다.
누출 테스트의 성공 여부는 테스트 중인 물체에 따라 다릅니다. 다양한 유형의 재료와 물체는 액체 또는 가스를 결함에서 밀어내기 위해 누출 테스트에 일반적으로 사용되는 고압에 다르게 반응하여 결함의 존재와 위치를 드러낼 수 있습니다.
누출 테스트 재료에서 검사관은 다음과 같은 결함을 찾습니다.
- 균열
- 구멍
- 약한 씰
- 물체나 시스템에서 가스 또는 액체가 누출될 수 있는 기타 결함 또는 결함
다음은 유지 관리 프로세스의 일부로 누출 테스트를 일반적으로 사용하는 산업입니다.
- 자동차
- 소비재
- 의료 기기
- 포장
- 밀폐형 전자 장치
2. 누출 테스트 방법
가장 일반적인 누출 테스트 방법은 다음과 같습니다.
- 파열 : 장치가 열리는(즉, 파열) 지점을 찾기 위해 압력을 높이는 파괴 또는 비파괴 테스트를 사용합니다.
- 챔버 : 누출 테스트를 위한 압력을 도입할 수 있도록 개구부로 제작되지 않은 장치 또는 패키지와 같은 밀폐된 환경에서 누출을 일으키는 결함을 식별하는 데 사용됩니다.
- 압력 균열 : 다운스트림 센서 모니터가 있는 밸브의 "울음"을 식별하는 데 사용됩니다.
- 압력 / 진공 : 테스트 개체와 기준 부피의 가압을 사용합니다. 누출이 있으면 둘의 차이가 줄어 듭니다. (이 프로세스는 완전 자동입니다.)
- 압력 감소 : 양압 하에서 물체 또는 시스템의 압력 변화를 사용하여 누출을 일으키는 결함을 식별합니다.
- 진공 붕괴 : 음압 하에서 물체 또는 시스템의 압력 변화를 사용하여 누출을 일으키는 결함을 식별합니다.
- 폐색 : 누출을 일으키는 결함을 식별하기 위해 가스 흐름 경로의 장애물을 식별합니다.
누출 테스트를 위한 누출 테스트 압력 한계는 일반적으로 낮은 압력을 사용합니다. 누출 테스트 압력 한계에 대한 대부분의 코드는 압력이 최소 15psi 또는 설계 압력의 25%(둘 중 더 작은 압력)가 되도록 요구합니다.
3. 누출 테스트 고려 사항
누출 검사는 검사자가 누출을 식별하기 위해 물체에 압력을 주입해야 하기 때문에 NDT 방법으로서 몇 가지 고유한 고려 사항이 있습니다.
1) 허용 가능한 누출률
검사자와 유지 보수 담당자는 누출 테스트를 수행할 때 물체 또는 시스템에 대한 허용 가능한 누출률을 아는 것이 중요합니다. 모든 누출에 유지 보수가 필요한 것은 아니며 일부는 추가 모니터링이 필요하거나 전혀 조치가 필요하지 않을 수도 있습니다.
2) 제조 고려 사항
누출 테스트를 수행하기 전에 시스템, 부품 또는 물체가 원래 만들어진 기능을 고려하는 것이 중요합니다.
주어진 물체에 대한 목표 사용 사례에서는 제조업체가 물체를 유지하거나 액체가 통과할 수 있도록 물체를 만들어야 할 수 있습니다. 예를 들어, 자동차 부품은 가스가 빠져나갈 수 없도록 특별히 설계될 수 있으며, IV는 내부에 액체를 유지하도록 설계될 수 있습니다.
3) 재료 고려 사항
물체를 만드는 물질, 즉 재료는 누출 테스트에 영향을 미치며 또한 고려해야 합니다.
재료가 과도하게 부서지기 쉽거나 과도하게 가단성인 경우 이러한 품질은 압력 도입으로 물체가 어떻게 변화하여 누출 테스트를 계획할 때 고려해야 하는 다른 방식으로 팽창하거나 모양이 변경되는지와 직접적인 관련이 있습니다.
누출 테스트를 계획할 때 물체가 보유하도록 만들어진 물질을 고려해야 합니다.
물질마다 분자 크기가 다릅니다. 누출 테스트를 수행할 때 허용 가능한 결함의 크기와 특정 액체 또는 가스가 빠져나갈 수 있을 만큼 충분히 큰 크기를 아는 것이 중요합니다.
이와 관련된 고려 사항은 압력인데, 이는 서로 다른 물질이 서로 다른 압력 범위에 다르게 반응하기 때문입니다. 압력 범위가 너무 높으면 테스트 중인 물체가 손상될 수 있으며, 압력 범위가 너무 낮으면 결정적이지 않은 결과가 반환될 수 있습니다.
4. 누출 테스트 장비
다양한 누출 테스트 방법에 일반적으로 사용되는 장비 유형은 다음과 같습니다.
1) 공기 누출 검사장치
공기 누출 테스트 장치에는 진행 중인 누출 테스트의 검사자 데이터를 보여주는 디스플레이가 있습니다. 이 장치는 진공 감쇠, 압력 감쇠, 파열, 챔버 등을 포함한 다양한 유형의 누출 테스트에 사용할 수 있습니다.
2. 소형 압력 감쇠 누출 테스터
이러한 종류의 소형 누출 테스터는 누출 테스트에 사용되는 고정 장치 가까이에 배치할 수 있으므로 검사자는 테스트에 필요한 연결 볼륨의 양을 줄일 수 있습니다. 이러한 부피 감소는 누출 테스트에 필요한 시간을 줄이고 테스트 감도를 높일 수 있습니다.
3) 대형 디스플레이 누출 테스터
Zaxis의 이와 같은 대형 디스플레이 누출 테스터(7i라고 함)는 더 큰 화면, 더 큰 내부 용량, 더 큰 테스트 볼륨을 가지고 있으며 더 빠른 테스트를 가능하게 합니다.
4) 누출 표준
검사자는 누출 표준을 사용하여 테스트 중인 부품에서 시뮬레이션된 누출을 생성하여 누출 테스트의 매개변수를 정의하거나 여러 누출 시스템을 서로 비교합니다.
5. 누출 테스트 표준 및 코드
누출 테스트는 일반적으로 코드 기반 검사에 사용되며 이러한 종류의 검사를 사용하는 대부분의 국가에는 누출 테스트 표준(또는 표준)이 있습니다.
1) ASME(미국기계공학회)
2) ASTM(미국재료시험협회)
- ASTM E432-91(2017)e1: 누출 테스트 방법 선택을 위한 표준 가이드
- ASTM E493 / E493M - 11(2017): 인사이드-아웃 테스트 모드에서 질량 분광계 누출 감지기를 사용한 누출에 대한 표준 관행
- ASTM E499 / E499M - 11(2017): 검출기 프로브 모드에서 질량 분광계 누출 검출기를 사용한 누출에 대한 표준 관행
- ASTM E1003 - 13(2018): 정수압 누출 테스트를 위한 표준 관행
- ASTM A1047 / A1047M - 05(2019) : 튜빙의 공압 누출 테스트를 위한 표준 테스트 방법
- ASTM E1603/E1603M-11(2017) 후드 모드에서 질량 분광계 누출 감지기 또는 잔류 가스 분석기를 사용한 누출 측정을 위한 표준 관행
- ASTM F2164 - 21: 정수압을 사용하는 폴리에틸렌(PE) 및 가교 폴리에틸렌(PEX) 압력 배관 시스템의 현장 누출 테스트를 위한 표준 관행
- ASTM F2786 - 16(2021): 압력 하에서 기체 테스트 매체를 사용한 폴리에틸렌(PE) 압력 배관 시스템의 현장 누출 테스트에 대한 표준 관행(공압 누출 테스트)
- ASTM E2930 - 13(2021): 압력 감쇠 누출 시험 방법에 대한 표준 관행
- ASTM WK76995: 압력 하에서 기체 테스트 매체를 사용하는 폴리아미드-12(PA12) 압력 배관 시스템의 현장 누출 테스트를 위한 새로운 관행(공압 누출 테스트)
3) ISO(국제 표준화 기구)
- ISO 20484:2017(en): 비파괴 검사 — 누출 검사 — 어휘
- ISO 20485:2017(en): 비파괴 검사 - 누출 검사 - 추적 가스 방법
- ISO 20486:2017(en): 비파괴 검사 — 누출 테스트 — 가스에 대한 기준 누출 보정
- ISO 27895:2009(en): 진공 기술 - 밸브 - 누출 테스트
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