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방사선투과사진의 판독




1. 판독이란?

방사선투과사진의 상으로부터 최대의 정보를 얻어내는 기술




2. 판독자의 사전정보 확인 (7가지)




1) 재질과 연관된 방사선원

; 재질에 따른 에너지선정에 대한 적합성


재 질
최소두께

Ir-192
Co-60

강
0.75인치
1.50인치

동, 고니켈
0.65인치
1.30인치

알루미늄
2.50인치
-



2) 선정된 방사선원 및 에너지에 대한 필름의 특성




3) 나타난 상질과 관련된 기록매체의 현상처리

; 현상시간에 따른 필름의 선명도 차이




4) 방사선투과검사될 시험체 ---> 시험체의 형상, 조사방향 등




5) 시험체에 존재하는 불연속 ---> 발생예상되는 결함종류




6) 방사선투과검사의 기하학 및 인자의 변화에 따른 불연속상의 변화가능성

; 기하학적 불선명도에 따른 결함의 확대

*선원의 크기, 선원-필름간 거리, 시험체와 필름간 거리 등




Ug = Fd/D

Ug : 기하학적 불선명도

F : 선원의 크기

d : 검사대상물의 선원 쪽면 에서부터 필름까지 거리

D : 선원부터 대상물 표면까지의 거리







*허용되는 불선명도(ASME Sec.Ⅴ)


재질두께 (인치)
최대불선명도(인치)

2미만
0.020

2이상 3이하
0.030

3초과 4이하
0.040

4초과
0.070



7) 검사부품에 대한 특정절차서(시방서, 코드, 규격을 기준)가 작성되고

요구사항을 충분히 숙지해야 한다.




3. 판독자에 대한 평가보고서




1) 도제(徒弟)프로그램(Master apprentice program)으로 훈련 후

자격 취득자 5명을 대상으로 비교한 결과 350매중 238매를 다르게 판독함.

-----> 68%의 불일치를 보임.




2) 통합훈련 프로그램 : (용접절차부터 불연속의 내용까지 포함된 프로그램)으로 훈련 후

자격취득자 9명에 대해 비교-> 96매 판독중 17%의 불일치

도제 프로그램-> 96매 판독중 44%의 불일치




3) 의료용 판독(결핵진단) ------> 33%의 불일치

: 3명의 비교시 1명이 틀리게 판독함.




◈ 결과적으로 훈련이나 경험이 풍부한 판독자라도 90%이상의 일치율을

얻기가 힘들다.




4. 판독을 위한 첫 번째 확인




1) 식별정보를 포함하고 있는지 ?

① 발주자명 또는 심벌

② 공사번호 또는 계약번호

③ 부품번호

④ 재료두께 및 위치표시

⑤ 날자

⑥ 용접부 인식번호

⑦ 요구되면 검사자명 또는 심벌




2) 불연속의 판독에 영향을 주는 의사지시나 필름마크가 있는지 ?

① Fogging

② 물자국, 줄무늬, 화학적 착색 등 현상에 의한 지시

③ 긁힘, 손자국, 주름, 먼지, 정전기 마크 등 취급에 의한 지시

④ 증감지 손상에 의한 거짓지시




3) 적정 투과도계 및 품질수준

① 투과도계의 종류

② 투과도계의 방향 : 선의위치, 선원측&필름측(원칙은 선원측)

③ 기준감도 또는 등가감도

※ 기준감도

KS : 투과도계 식별도

식별되는 최소 선지름

= ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ x 100

투과두께




ASME : 품질등급


표준 품질등급

품질등급
투과도계 두께
식별되어야 하는

최소구멍크기
등가 투과도계

감도 %

2-1T
시험편 두께의 2%
1T
1.4

2-2T
2T
2.0

2-4T
4T
2.8

특수한 품질등급

1-1T
시험편 두께의 1%
1T
0.7

1-2T
2T
1.0

4-2T
시험편 두께의 4%
2T
4.0


※ 등가감도 (EPS) : Equivalent Penetrameter Sensitivity




α= (100/x)√TH/2




α : 등가투과감도(%)

x : 투과검사될 피검체의 두께(인치)

T : 투과도계의 두께(인치)

H : 구멍의 지름(인치)




예제) x = 0.5인치

T = 0.005인치

H = 0.0625인치

100T 100 X 0.005

A= ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ = ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ = 1.0%

x 0.5




100T 100 X 0.005

B= ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ = ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ = 1.0%

x 0.5




◈ 등가투과도계 감도계산 도표상의 A와 B의 해당점을 이으면

약 2.5%가된다. 그래서 품질등급은 2-2T가 된다.

④ 기준농도

KS : 50mm 이하 ---------> 1.0 ~ 3.5

50 ~ 100 ---------> 1.5 ~ 3.5

100mm 이상 --------> 2.0 ~ 3.5




ASME : X-RAY ---------> 1.8 ~ 4.0

Υ-RAY ---------> 2.0 ~ 4.0

심사용시 : -15%, +30% 이내




5. 판독을 위한 두 번째 확인




1) 판독부위의 제품의 질 평가

① 방사선투과 사진을 얻는과정의 이해

- 판독자의 경력

- 판독자의 시력

* 인체의 눈은 움직이는 물체에 더 민감

; 필름을 움직이면서 판독함으로서 미세한 결함 검출가능.

* 관찰각도의 변경

; 낮은 콘트라스트상의 판독에 도움이 됨.

* 관찰범위를 작게

; 작은상의 윤곽을 잘 관찰할 수 있다.

* 검사체의 형상이 복잡하고 클 경우 관찰범위를 넓게

* 확대경 사용

* 일반적으로 Jarger chart Number 2.를 확인할 시력 보유.

6. 판독에 필요한 도구




1) 관련규격 또는 시방서

2) 판독등

3) 농도계

4) 교정용 필름

5) 판독자

6) 눈금가진 확대경 또는 일반 확대경




7. 결함과 강도 : 결함의 종류와 발생원인




1) 주조 : 금속소재의 용융, 응고




2) 소성가공 : 냉간 또는 열간에서의 금속소재의 소성변형

① 1차 가공 : 압연, 압출, 인발

② 2차 가공 : 프레스 성형, 단조, 회전성형, 절단




3) 용접 : 금속 소재의 부분적 용융, 응고, 소재간의 변형, 확산, 금속결합등




4) 분말야금 : 압축 분체 에서의 변형, 확산, 금속결합

◈ 금속소재를 그것이 갖는 기본적 현상을 잘 이용하여 원하는 형상으로

조형하는 것을 가공이라고 함.

[각종 금속가공법의 특징]


가공법
장 점
단 점

주 조
1) 복잡한 형상의 부품을 제조 가능

2) 거시적 불연속부가 없는 부품이 얻어진다.

3) 대상제에 재질상의 제약이 적다.
1) 균일한 두께의 큰 물건을 만들 수 없다.

2) 제품중량이 무겁다.

3) 안정성, 신뢰성에 문제가 있다

소성가공
1) 기계적 성질의 신뢰성이 높은 부품이 얻어진다.

2) 생산성이 높다.(대량생산)

3) 거시적 불연속부가 없는 부품이 얻어진다.

4) 정밀도가 비교적 높다.
1) 가공설비가 고가

2) 대상제에 대한 재질상의 제한이 있다.

3) 가공부품의 형상에 제한이 있다.

용 접
1) 주형이 필요 없다.

2) 이종재료 부품의 제조가 가능.

3) 두께제한이 없다.

4) 단순제품을 만들기 좋다.
1) 부분적으로 열이력 때문에 재질이 변하고

용접변형, 잔류응력이 발생

2) 수동용접시 이음의 성능이 기량에 좌우.

분말야금
1) 고융점재료, 복합제로된 부품을 제조하기 쉽다.

2) 생산성이 높아 대량생산에 적당.

3) 치수의 정밀도가 높다.

4) 최종형상에 가까워 절삭가공을 생략할 수 있다.
1) 가공설비, 원료분말이 고가

2) 가공부품의 형상에 제약이 따름.

3) 재질이 불안정 하다.

8. 용접부의 불연속 지시




1) 기공 ( Porosity)

; 용접금속중의 Co, Co2, H2등의 가스가 빠져나가지 못하고 응고한 내부에 남아

있거나 표면에 구멍을 만든것.

* 분산 (Isolated)

* 산재 (Random)

* 군집 (Cluster)

* 선상 (Linear)

* 파이프 (Wormhole)

* 중공비드 (Hollow bead) : root pass에 생성.




2) 슬래그 개제물 (Slag Inclusion)

; 슬래그의 일부가 부상하지 않고 용접금속중에 남아있는것과 (작고 같은 모양으로 분산 되어 나타남.) 하층표면에 붙어있는 슬래그를 완전히 제거하지 않고 용접할 때 발생.

(크고 불규칙한 형상으로 연속해서 나타남.)




3) 텅스텐 개제물 (Tungsten Inclusion)

; 스테인리스강이나 알루미늄 합금, 티타늄 등을 용접할 때 전극의 텅스텐이 녹아 용접

금속중에 들어간것.

4) 용입부족 (Incomplete Penetration)

; 홈각도가 너무 적거나 이면 가우징이 불충분한 경우에 루트면이 용융되지 않고 남아

있는 것. 용접열이 불충분, 이음부 설계 잘못, 부적절한 Fit-up, 용접절차의 잘못

* 한쪽 덧붙임일 경우 root부에 양쪽 덧붙임일 경우 용접부 중앙에...




5) 융합불량 (Lack of Fusion)

; 루트면 이외의 부분이 용융되지 않고 남아 있는 것으로 운봉기술 부족, 표면 피막의

제거불량, 층간온도의 부적합에 의해 발생.




6) 덧붙임부족 (Underfill)




7) 언더컷 (Undercut)

* 외부 (External)

* 내부 (Internal)




8) 과잉침투 (Excessive Penetration) = Convexity

; 입열량이 지나치게 많을 때 나타남.




9) 용락 (Burn-Through)




10) Concavity




11) Hi-Lo (Missmatch, Missalignment)




12) 균열 (Crack)

; 용접금속의 인장강도를 초과하는 국부적인 응력에 의해 파단되거나 깨지는 것.

(발생온도에 따라 고온균열, 저온균열로 나뉜다)

* 고온균열 (Hot Crack) : 용접금속, 열영향부가 응고과정에서 수축력에 의해 발생.

* 저온균열 (Cold Crack): 300도 이하로 식었을 때 발생되며, 용접부에 침입하는

수소저온에서 생긴 수축응력, 노치부의 응력집중, 용접금속이나 열영향부의 경화,

연성저하에 의해 발생.

* 지연균열 (Delayed Crack) : 수소가 원인이 되어 장시간이 경과후 발생.

(검출하려면 용접 종료후 24시간 경과 후 비파괴시험)

* 발생위치나 형상에 따른 분류

- 종균열 (Longitudinal Crack) : 용접선상에 길이방향으로 발생.

- 횡균열 (Transverse Crack) : 종축에 대해 수직으로 발생.

- 비드하 균열 (Under bead Crack) : 열영향부에 발생.

= 열영향부 균열 (H.A.Z Crack)

- 지단균열 (Toe Crack) : 용접 Toe로부터 시작하여 최대 응력면에 따라 발생.

- 루트균열 (Root Crack) : root부에 발생되는 균열

- 크레이터 균열 (Crater Crack) : 크레이터부에 발생되는 균열.

(종균열, 횡균열, 스타균열)

9. 주조품 불연속 지시




1) 기공 : 응고할 때 용융물 중의 가스가 제거되지 않아서 발생.

① 용강의 탈산, 탈수소가 완전히 않되었을 때

② 주물사에 수분이 많을 때

③ 주물설계가 좋지 못할때

④ 종류: Micro 기공 (알루미늄, 마그네슘 합금에서 발생)

가스홀, 브로우홀, 웜홀




2) 모래 및 슬래그 개제물 : 주물의 표면이나 내부에 생김.

① 모래흠 : 사형(Sand mould)의 탈락이 원인

② 개제물 : 슬래그가 탕구에 들어가 발생.




3) 수축결함 (Shrinkage) : 주조금속이 냉각 응고함에 따라 주조금속이

수축하여 발생.

; 압탕, 주형, 냉금 등의 설계불량이나 급탕부족 등에 의해 발생.

* Cavity

* Sponge

* Fillamentary(섬유상)




4) 균열 (Crack) : 열간균열, 냉간균열

① 열간균열 : 응고 직후에 발생

결정입계에 존재하는 불순물은 약해서 결정들 사이에

인장력이 발생하면 발생.

② 냉간균열 : 냉각하는 과정에서 발생.

주형강도가 과대하게 되면 자유수축이 잘 이뤄지지 않아 주물의

응고중에 수축응력이 과대해져 발생.




5) 기타

* Cold shut : 용융금속의 두흐름이 주조품내에서 금속학적으로 접합

되지 않은 불연속

* Chaplet : core를 받혀주는 금속조각이 녹지 않아서 나타나는 것.

* Core shift

* Misrun




10. 단강품의 결함

◈ 단조공정 : 제강 --> 주괴 --> 단조 --> 열처리 순.

강괴에서 발생되는 결함 : 비금속 개제물, 기포, 파이프, 모래흠

단조, 열처리시 발생되는 결함 : 백점, 편석결함, 급냉균열, 열처리 균열




1) 급열균열 : 강괴 상태에서도 주조응력이 내재되어 있어서 단조목적으로 급열하면

내외부에 큰 온도차가 생겨 취약부를 기점으로 강괴 중심부에 가로균열,

강괴 표면에 세로균열이 발생.




2) 백 점 : 강중에 수소량이 많을 때 잔류응력이나 냉각시 열응력, 변태응력이 더해져

털모양의 균열로 발전하여 특수강의 파단면에 은백색의 둥근점으로 나타난다.

(프레이크, 헤어크랙 이라고도함.)




3) 편석결함 : 탄소강 단강품에서 매크로 편석대를 따라 존재(털모양 균열)




4) 비금속 개제물과 모래흠

비금속 개제물 : 일반적으로 미세하나 불순물이 많고 냉각 응고의 과정이 서서히 일어

나면 이들이 모여서 조대 해진다.

모래흠 : 주형의 일부가 떨어져 말려 들어간 것이다.

이들은 단조에 의해 가늘고 길게 늘어나기도 하지만 평판상으로 된 것이 많다.




5) 열처리 균열

담금질을 하면 급냉이 되기 때문에 외면은 강한 수축이 일어나고, 내면은 냉각에 의한

수축이 늦어지므로 외면으로 강한 인장응력이 작용한다.

모서리진 곳이나 층이난 부분에서 강한 인장응력이 집중되어 균열이 발생.



11. 결함의 유해성




1) 노치와 응력집중

노치 : 부재의 단면적이나 형상이 급변하는곳.

응력집중 : 노치밑에는 공칭응력보다 큰응력이 작용하게 되는 것을 말함.

(공칭응력 : 노치를 생각하지 않고 계산한 응력값)

※ 결함부의 응력집중이 구조물의 강도를 저하시키는 원인이 노치이다.




2) 결함의 종류와 유해성

내부결함과 표면결함은 같은 종류, 같은 크기의 결함이라도 표면결함이 더 유해하다.

(결함의 끝부분은 큰 응력집중을 일으킨다.)




12. 재료의 강도




1) 응력이 작용하면 변형이 일어난다.

- 탄성변형 : 응력이 작은 변형.

- 소성변형 : 응력이 커져서 탄성한계를 넘는 변형

따라서 응력이 커지면 파괴를 일으키게 된다. (응력 = 파괴)




2) 정적강도 : 파단까지의 시간이 2~3분 정도의 늦은 하중속도로 얻은 재료의 강도

= 항복점, 내력, 인장강도 (인장시험과 같다)




3) 피로강도 : 어떤 반복하는 횟수 후에 균열이 발생하고, 균열이 횟수를

더함에 따라 성장하고 파단한다.

- 구조물이 파괴되는 것은 정하중 보다 반복하중, 충격하중에 기인한다.

- 용접부에서 중대한 내부결함이 없는 한 이음의 피로균열은 노치 에서 발생되는 것이

보통이다.




4) 연성파괴 : 정적응력에 의해 소성변형을 나타내는 파괴를 말한다.

균열을 성장시키는 소성변형으로 큰 에너지가 필요하기 때문에 외력을 증가

하지 않으면 진행되지 않으며 진행속도도 늦다.




5) 취성파괴 : 유리나 도자기처럼 부서지듯 파단되며, 대형 구조물에서 일어

나기 쉽다. 취성파괴에서 균열은 초속 2000m의 고속으로 진전.

발생조건 : ① 노치(응력 집중부가 존재하고

② 인장 응력이 존재하며

③ 저온으로 노치 인성이 저하할때

취성파괴의 기점이 되는 노치는 : 용접결함중 균열, 용입부족, 언더컽, 오버랩




6) Creep 파괴 : 고온에서 장시간 하중이 가해질 때 점차 소성변형의 양이

증가하여 파단 하는것.