단조 부품에 대한 비파괴 검사 이해하기

정밀 가공된 단조 강철 부품에 투자했다가 숨겨진 결함으로 인해 그 내구성이 손상된 것을 발견하는 상황을 상상해 보세요. 항공기 착륙장치, 자동차 서스펜션 암, 해양 플랫폼 플랜지를 제조하든 관계없이 위험은 매우 큽니다. 바로 이러한 이유로 단조 부품에 대한 비파괴 검사는 현대 제조 검사 및 비파괴 검사(NDT) 프로토콜에서 없어서는 안 될 필수 요소가 되었습니다.

그렇다면 비파괴 검사란 정확히 무엇일까요? NDT는 부품의 무결성을 평가하지만 부품을 변경하거나 손상시키지 않는 검사 방법을 의미합니다. 산업 분야에서는 이를 NDE(비파괴 평가) 또는 NDI(비파괴 검사)라고도 부르며, 이러한 용어들은 서로 바꿔 사용됩니다. 이 방법의 장점은 무엇일까요? ULMA Forged Solutions 파괴 검사의 경우 샘플만 검사할 수 있는 것과 달리, 비파괴검사(NDT)는 생산된 모든 개별 제품을 검사할 수 있어 제품의 안전성과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

단조 부품이 특수한 검사 방법을 요구하는 이유

주조와 단조를 비교할 때, 재료 구조의 차이로 인해 단조용 강재가 고유한 검사 방식을 필요로 하는 이유를 설명할 수 있습니다. 단조는 입자 패턴을 정제하고 주조품이 달성할 수 없는 방향성 강도를 만들어냅니다. 단조에 포함된 열간 및 냉간 가공 공정은 연성, 충격 저항성, 피로 성능 등 우수한 기계적 특성을 제공합니다.

그러나 이로 인해 단조 부품이 결함이 없다고 볼 수는 없습니다. 구조적 완전성 측면에서 주조 대 단조 비교 시 일관되게 단조 부품이 더 낫다고 평가되지만, 단조 공정 자체가 미세한 결함을 유발할 수 있습니다. 다이 설계의 불완전성, 온도 변화 또는 재료의 불균일성이 내부 공극이나 표면 불연속성을 발생시켜 성능에 위협이 될 수 있습니다.

비파괴검사(NDT)는 품질을 보장하면서도 단조 부품의 전체 가치를 유지합니다. 검사 과정에서 재료나 기능성에 전혀 손상을 주지 않기 때문에, 검사를 거친 모든 부품을 그대로 사용할 수 있습니다.

단조 품질을 위협하는 숨겨진 결함들

이러한 결함들이 왜 위험할까요? 대부분은 육안으로는 보이지 않기 때문입니다. 표면은 완벽해 보이지만 내부에는 불순물 포함물, 미세 균열, 또는 부적절한 결정립 흐름 패턴이 존재할 수 있습니다. 안전이 중요한 응용 분야에서 이러한 숨겨진 결함은 치명적인 고장을 유발할 수 있습니다.

완벽한 단조 강철 부품에 의존하는 산업들을 살펴보겠습니다:

• 항공우주: 고장이 허용되지 않는 착륙 장치, 터빈 디스크, 구조용 항공기 프레임 부품
• 자동차: 수백만 번의 응력 사이클에 노출되는 크랭크샤프트, 커넥팅로드 및 서스펜션 부품
• 석유 및 가스: 부식성 환경에서 극한의 압력을 견디는 플랜지 및 피팅
• 전력 생산: 절대적인 신뢰성이 요구되는 터빈 샤프트 및 원자로 부품

이러한 각 분야는 단조 부품들이 엄격한 사양을 충족하는지 확인하기 위해 철저한 제조 검사 및 비파괴 검사(NDT) 절차를 의존하고 있습니다. 산업용 검사 및 분석 에 따르면, 미검출 결함이 위험한 고장이나 고가의 장비 손상으로 이어질 수 있기 때문에, 이러한 산업 전반에서 비파괴 검사는 '거부할 수 없는 필수 요소'가 되었습니다.

기본 원리는 간단합니다: 단조는 뛰어난 강도 특성을 가진 부품을 생성하지만, 책임감 있는 제조 방식은 검증을 요구합니다. NDE(비파괴 평가) 기술은 단 하나의 양산 부품도 희생하지 않고도 이러한 신뢰성을 제공하므로, 품질 중심의 모든 단조 작업에 있어 필수적입니다.

단조 부품에서 흔히 발생하는 결함과 그 원인

적절한 검사 방법을 선택하기 전에 무엇을 찾아야 하는지 이해해야 합니다. 현실은 이렇습니다: 가장 정교한 단조 공정이라도 결함을 발생시킬 수 있습니다. 이러한 결함이 어디서 기인하는지, 그리고 어떻게 나타나는지를 아는 것은 어떤 비파괴 검사(NDT) 기술로 포착할 수 있는지를 결정하는 데 직접적인 영향을 미칩니다.

단조 결함은 위치와 발생 원인에 따라 세 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다. 각 유형은 서로 다른 탐지 전략을 요구하며, 이 중 하나라도 놓치게 되면 신뢰할 수 있는 부품과 고비용의 실패 사이의 차이를 만들 수 있습니다.

재료 및 공정 변수로 인한 내부 결함

내부 결함은 외관 검사 시 완전히 보이지 않기 때문에 특히 위험합니다. 이러한 결함은 표면 아래에 숨어 있으며, 작동 중 응력 하에서 문제를 일으킬 기회를 엿보고 있습니다.

기공 및 수축 공극 가스가 열간 단조 중에 갇히거나 재료가 다이의 모든 부분을 적절히 채우지 못할 때 발생합니다. 1050°C에서 1150°C 사이의 강철 단조 온도에서 작업할 때, 약간의 편차라도 금속이 고르게 냉각되지 않아 갇힌 공기 포켓이나 국부적인 수축을 유발할 수 있습니다.

포함 사항 또 다른 심각한 문제로 간주됩니다. 이는 산화물 입자, 슬래그 또는 내화물 파편과 같은 외래 물질이 단조 부품 내부에 포함되는 현상을 말합니다. According to FCC-NA의 단조 품질 가이드 에 따르면, 화학 조성의 불순물과 원자재의 불균일성은 구조적 강도를 약화시키는 포함물을 초래합니다.

판 수소 취성으로 인해 발생하는 내부 파열로, 생산 후 오랜 시간이 지나서야 나타날 수 있기 때문에 특히 교묘한 결함입니다. As iRJET에 게재된 연구 가 설명하듯이, 높은 수소 함량을 가진 빌렛과 부적절한 냉각 속도가 결합되어 이러한 위험한 내부 균열을 생성하며, 이는 부품 강도를 크게 저하시킵니다.

주조와 단조의 차이를 평가할 때, 내부 결함 패턴은 크게 다릅니다. 주조 부품과 단조 부품은 뚜렷한 결함 특성을 보이며, 주조물은 응고로 인한 기공이 발생하기 쉬운 반면, 단조물은 재료 흐름 및 열처리 문제로 인해 결함이 생깁니다.

단조 부품의 표면 및 구조적 결함

표면 결함은 종종 발견하기는 쉬우나 중요도는 결코 낮지 않습니다. 이러한 결함은 금형과의 상호 작용, 온도 조절 문제 또는 재료 취급 문제에서 기인하는 경우가 많습니다.

랩(Laps) 및 콜드 셧(Cold Shuts) 성형 중 금속이 스스로 위로 접히면서 발생합니다. 폐쇄 다이 단조 공정에서 다이 캐비티가 과도하게 채워지거나 다이 정렬이 잘못되면 과잉 재료가 접히며 서로 겹치는 층을 만들게 되며, 이는 제대로 융합되지 않습니다. 특히 냉각 실금(cold shut)은 단조 온도가 너무 낮아져 접촉하는 표면 간에 적절한 금속 결합이 이루어지지 않을 때 발생합니다.

표면 균열 빌릿의 과열, 부적절한 냉각 속도, 또는 재결정 온도 이하에서 소재를 가공함으로써 여러 원인이 복합적으로 작용하여 발생합니다. 이러한 균열은 육안으로 보이는 미세한 선으로 나타날 수 있으며, 자기입자 검사나 침투 검사를 통해야만 확인될 수도 있습니다.

스케일 핏 가단 중 산화피막이 표면에 압입되어 형성됩니다. 가열로 내에서의 장시간 가열이나 성형 전 적절하지 않은 탈산처리는 이러한 산화물을 내부에 고착시켜 작은 피트(pit) 또는 거친 부위를 남기며, 이로 인해 표면 무결성이 저하됩니다.

구조적 결함은 개별적인 결함을 만드는 것보다는 전체적인 소재 특성에 영향을 미칩니다.

• 불량한 결정립 흐름: 가단품의 방향성 강도 이점은 정렬된 결정립 구조에 달려 있습니다. 금형 설계가 부적절할 경우 이러한 흐름 패턴이 방해받습니다.
• 격리: 합금 원소의 불균일한 분포로 인해 국부적인 약한 부위가 생성됩니다.
• 불완전한 가단 침투: 경량 해머를 사용해 빠르게 타격하면 표면만 변형되고 내부는 정제되지 않은 수지상 구조 그대로 남게 됩니다.

주물 및 단조 결함 양상을 이해하면 품질 팀이 검사 방법의 우선순위를 정하는 데 도움이 됩니다. 아래 표는 비파괴검사(NDT) 접근 방식을 계획하기 위한 포괄적인 분류 매트릭스를 제공합니다.

결함 유형	일반적인 원인	위치	중요도 수준
성	가스 갇힘, 부적절한 금속 흐름	내부	높은
수축 공극	불균일한 냉각, 부족한 재료 용량	내부/표면 아래	높은
포함 사항	오염된 원자재, 슬래그 혼입	내부	높은
판	수소 취성, 급격한 냉각	내부	비중이
랩스	금형 과잉 충전, 과도한 금속 흐름	표면/표면 아래	중간-높음
냉각 이음부	낮은 단조 온도, 부적절한 금형 설계	표면	중간-높음
표면 균열	과열, 부적절한 냉각, 낮은 작업 온도	표면	높은
스케일 핏	제거 불충분, 장시간 가열로 노출	표면	낮음-중간
다이 이동	상형 및 하형의 정렬 오류	차원적	중간
불완전 용입	약한 해머 타격, 단조력 부족	내부 구조	높은

단조 온도가 결함 형성에 직접적으로 어떤 영향을 미치는지 주목하세요. 재결정 점 이상에서 작업하면 재료가 적절히 유동하고 융합되지만, 온도가 낮아지면 콜드쉘트(cold shut)와 표면 균열이 발생합니다. 반대로 과도한 가열은 결정립 성장과 산화 문제를 일으킵니다.

어떤 결함이 발생할 수 있고 그 원인이 어디인지 이해했으므로, 다음 단계는 이러한 결함 유형에 가장 적합한 검사 방법을 매칭하는 것입니다. 먼저 초음파 검사부터 시작하여 숨겨진 내부 불연속성을 탐지하는 주요 기술을 살펴보겠습니다.

초음파 검사 방법 및 기술적 파라미터

앞서 논의한 숨겨진 내부 결함을 탐지하는 데 있어 초음파 검사는 단조 검사의 핵심 수단입니다. 그 이유는 무엇일까요? 음파는 금속 내부 깊숙이 침투할 수 있기 때문에 표면 검사 방법으로는 절대 찾을 수 없는 기공, 불순물, 및 편상결함(flares) 등을 발견할 수 있습니다.

원리는 다음과 같습니다. 송수신기(transducer)가 단조 부품에 고주파 음파를 보내면, 이 음파가 공극, 균열 또는 불순물과 같은 불연속부를 만나 반사됩니다. 장비는 이러한 반사파의 도달 시간과 진폭을 측정하여 결함의 정확한 위치와 그 정도를 파악합니다.

에 따르면 미국 공군 초음파 검사 기술 매뉴얼 초음파는 큰 탈선(bond)부터 가장 미세한 결함까지 내·외부의 다양한 불연속부를 탐지할 수 있을 뿐만 아니라 전체 재료 두께와 특정 결함의 깊이를 측정할 수도 있습니다.

다양한 단조 형상에 따른 초음파 프로브 선택

적절한 프로브 주파수를 선택하는 것은 추측이 아니라, 단조의 특성에 기반한 계산된 결정입니다. 기본 원리는 다음과 같습니다. 높은 주파수일수록 더 작은 결함을 탐지하지만 침투 깊이는 낮아지고, 낮은 주파수는 두꺼운 부분을 잘 통과하지만 미세한 불연속성을 놓칠 수 있습니다.

대부분의 단조 피팅 및 개방 다이 단조 검사의 경우, 1~5MHz 사이의 주파수가 최적의 결과를 제공합니다.

• 1 MHz: 감쇠가 큰 두꺼운 단면, 조립 결정재료 및 오스테나이트 스테인리스강에 가장 적합
• 2.25 MHz: 일반적인 강철 단조 검사를 위한 표준 주파수로, 침투 깊이와 감도 사이의 균형을 잘 유지함
• 5 MHz: 더 얇은 단면에서 고해상도와 미세한 불연속성 탐지를 필요로 할 때 이상적임
• 10 MHz: 미세한 결정 구조 재료에서 최대 감도가 요구되는 특수 응용 분야에 사용

실용적인 규칙이 있습니다: 결함은 신뢰성 있게 탐지되기 위해 파장의 절반 이상에 해당하는 치수를 최소한 하나는 가져야 합니다. 알루미늄 검사 시 2.25MHz에서 탐지 가능한 최소 결함 크기는 약 0.055인치입니다. 주파수를 5MHz로 높이면 0.025인치 크기의 결함까지도 탐지할 수 있습니다.

단조 공정은 두께와 형상이 다양한 부품을 생성하므로 프로브 선택 시 세심한 고려가 필요합니다. 큰 샤프트 단조물의 경우 전면 관통을 확보하기 위해 1MHz 프로브가 요구될 수 있으며, 반면 허용오차가 더 엄격한 정밀 단조 탄소강 합금 부품은 고주파 검사를 통해 더 효과적으로 검사할 수 있습니다.

접촉법 대 침지법

트랜스듀서를 단조품에 연결하는 두 가지 주요 결합 방법은 다음과 같습니다:

접촉 검사 는 결합제 층(일반적으로 오일, 글리세린 또는 상업용 젤)을 사이에 두고 트랜스듀서를 직접 부품 표면에 접촉시키며, 이로써 공기 간극을 제거합니다. 이 방법은 다음의 경우에 적합합니다:

• 현장 검사 및 휴대용 응용 분야
• 침지 탱크에 들어가지 않는 큰 단조품
• 신속한 스크리닝 작업

침지 검사 음파 탐촉자와 단조품 모두 물에 잠기게 하여 일관된 결합을 제공하고 자동 스캔이 가능하게 합니다. 장점은 다음과 같습니다:

• 우수한 결합 일관성
• 감도 향상을 위해 초점형 음파 탐촉자 사용 가능
• 결함 위치를 매핑하기 위한 C-스캔 영상화가 용이함

그 ASTM A388 표준 결합제는 우수한 젖음 특성을 가져야 한다고 명시하고 있으며, SAE No. 20 또는 No. 30 모터 오일, 글리세린, 소나무 오일, 또는 물이 적절한 선택지입니다. 특히 교정과 검사 시 동일한 결합제를 사용해야 일관된 결과를 얻을 수 있습니다.

직진 빔과 각도 빔 적용 분야

결함의 방향성에 따라 필요한 빔 각도가 결정됩니다:

직진 빔(종파) 음파를 입사면에 수직으로 전달하는 검사입니다. 이 기법은 다음을 탐지하는 데 탁월합니다:

• 표면과 평행한 레이어 결함(층상 결함)
• 기공 및 수축 공극
• 수평 방향으로 배열된 포함물
• 일반적인 부피형 결함

각도 빔(전단파) 검사는 일반적으로 30°에서 70° 사이의 각도로 음파를 도입합니다. ASTM A388에 따르면, 외경 대 내경 비율이 2.0:1 미만이고 축 방향 길이가 2인치를 초과하는 중공 단조품의 경우 이 검사 방법은 필수입니다. 각도 빔 검사는 다음을 탐지합니다:

• 표면에 수직으로 방향된 균열
• 원통형 부품의 주방향 및 축방향 불연속 결함
• 모서리와 가장자리 근처의 결함

입자 배향 재료에서 초음파 검사 결과 해석

단조재는 독특한 해석상의 어려움을 동반한다. 주물과 같이 무작위적인 결정립 구조를 가진 재료와 달리, 단조재는 음파 전파에 영향을 미치는 방향성을 가진 입자 흐름을 갖는다. 가공 중의 강철 단조 온도는 최종 결정립 크기에 영향을 미치며, 더 거친 입자는 초음파 에너지를 산란시켜 감도를 낮추고 잡음을 유발한다.

결과를 해석할 때 다음의 주요 지표들을 주의 깊게 살펴보아야 한다:

• 후면 반사 에코 진폭: 강하고 일정한 후면 신호는 적절한 결합 및 완전한 침투를 확인시켜 준다. 신호 손실이 50%를 초과하면 내부 불연속부 또는 결합 문제를 나타낼 수 있다.
• 신호와 소음 비율: 거친 결정립을 가진 재료는 '잡음(hashing)' 또는 배경 잡음을 발생시킨다. 잡음이 탐지 한계 수준에 접근하는 경우, 주파수를 낮추는 것을 고려해야 한다.
• 다중 반사: 일정한 간격으로 나타나는 신호는 일반적으로 판상 결함 또는 밀접하게 위치한 불연속부를 나타낸다.

강의 경도는 검사 조건에도 영향을 미친다. 더 높은 경도를 가진 열처리 단조품은 어닐링 처리된 재료와 다른 음향 특성을 나타낼 수 있으므로, 실제 부품 상태에 맞춘 기준 표준이 필요하다.

단조 검사 관련 ASTM E2375

ASTM E2375는 단조품을 포함한 압연 제품의 초음파 검사를 위한 절차적 틀을 규정한다. 주요 요구사항은 다음과 같다.

• SNT-TC-1A 또는 동등한 국가 표준에 따른 인력 자격 요건
• 평저홀이 있는 기준 블록 또는 DGS(Distance-Gain-Size) 척도를 이용한 캘리브레이션
• 완전한 검사 범위를 보장하기 위해 스캔 간 최소 15%의 겹침 유지
• 수동 스캔 속도 최대 6인치/초 이하
• 탐촉자, 결합제, 또는 장비 설정 변경 시마다 재캘리브레이션 수행

ASTM A388은 중형 강철 단조품에 대해 명시하며, 기계적 성질을 확인하기 위해 열처리 후이지만 최종 가공 작업 이전에 검사를 요구합니다. 이 시점은 단조 형상이 여전히 전체적인 접근이 가능한 상태에서 최대한의 검사 범위를 보장합니다.

제한 사항 및 실용적 고려사항

초음파 검사는 제약 사항이 따릅니다. 이러한 한계를 이해하면 결과에 대한 잘못된 신뢰를 방지할 수 있습니다.

데드 존 효과: 트랜스듀서 바로 아래 영역은 접촉 검사 중에는 신뢰성 있게 검사할 수 없습니다. 이중 요소 트랜스듀서나 지연 라인 프로브는 이러한 한계를 최소화하는 데 도움이 됩니다.

표면 거칠기: 거친 표면은 음향 에너지를 산란시키고 결합 상태의 불일치를 유발합니다. 기술 매뉴얼에서는 최적의 결과를 얻기 위해 표면 거칠기는 250마이크로인치를 초과해서는 안 된다고 언급하고 있습니다.

기하학적 제약: 복잡한 단조 형상으로 인해 음파가 도달하지 못하거나 반사파가 결함 신호와 혼동되는 사각지대가 생길 수 있습니다.

재료 감쇠: 일부 재료 — 특히 오스테나이트계 스테인리스강 및 니켈 합금 — 는 초음파를 급격히 감쇠시켜 검사 깊이가 제한된다.

초음파 검사를 위한 표면 준비 요구사항

음향자 적용 전 적절한 표면 준비를 통해 신뢰할 수 있는 결과를 보장해야 한다:

• 모든 느슨한 스케일, 페인트, 먼지 및 부식 생성물을 제거하십시오
• 접촉 검사를 위해 표면 마감을 250마이크로인치 이하(또는 더 매끄럽게) 유지하십시오
• 패치형 페인트 또는 불균일한 코팅은 제거하여 균일한 표면 상태를 확보하십시오
• 결합에 영향을 줄 수 있는 오일, 그리스 또는 오염물질이 없는지 표면을 확인하십시오
• 거친 표면의 경우, 엔지니어링 승인 하에 국부적인 연마가 허용될 수 있다
• 기준 표준의 표면 상태를 실제 단조 조건과 일치시켜야 한다

로서 소나테스트(Sonatest)의 기술 가이드 표면 거칠기 점검은 일일 진폭 검증 절차에 포함되어야 하며, 화면 높이의 10% 정도로 작게 나타나는 결함 지시조차도 고객 보고를 위해 기록해야 할 수 있음을 강조합니다.

초음파 검사는 내부 불연속성을 탐지하는 데 탁월하지만, 표면으로 노출된 결함은 종종 보완적인 검사 방법을 필요로 합니다. 자분검사(Magnetic Particle Testing)와 액체 침투 검사(Liquid Penetrant Testing)는 초음파가 놓칠 수 있는 표면 및 근표면 결함을 민감하게 탐지함으로써 이러한 공백을 메워줍니다.

자분검사 및 침투검사를 통한 표면 검사

초음파 검사는 내부 깊숙이 숨겨진 결함을 찾아내지만, 바로 표면에 존재하는 결함은 어떻게 할까요? 균열, 겹침(laps), 틈(seams) 등 외부로 노출된 결함은 특히 음향 빔과 평행하게 위치할 경우 초음파 검사에서 쉽게 놓치게 됩니다. 바로 이런 경우에 자분검사와 액체 침투 검사가 검사 전략에서 필수적인 파트너가 됩니다.

이러한 방법들은 표면 탐지 전문가라고 생각할 수 있습니다. 초음파 검사(UT)는 재료 내부를 탐지하는 반면, MT와 PT는 피로 파손이 시작되는 응력 집중이 발생하는 지점인 표면으로 노출된 불연속부를 밝히는 데 특화되어 있습니다.

자성체 단조품용 자기입자 검사

자기입자 검사는 매우 간단한 원리에 기반합니다. 강자성체 재료를 자화하면 표면 또는 근표면의 불연속부가 자기장을 교란시키게 됩니다. 표면에 미세한 철분 입자를 도포하면, 이 입자들이 교란 지점에 모여 결함 위치를 시각적으로 드러내는 표시를 만들어냅니다.

스테인리스강 단조 적용의 경우 핵심은 다음과 같습니다. MT는 강자성체 재료에서만 작동합니다. 마르텐사이트계 및 페라이트계 스테인리스강은 자기입자 검사에 잘 반응하지만, 304 및 316과 같은 오스테나이트계는 비자성이므로 검사가 불가능합니다. 오스테나이트계 스테인리스강을 단조할 때는 대신 침투 검사(Penetrant Testing)에 의존해야 합니다.

자화 방법 및 자계 강도 요구 사항

적절한 자화 수준을 달성하는 것은 검사 감도를 결정합니다. ASTM E1444 은 자기입자 검사를 위한 지침 문서로서 다양한 단조 형상에 적용되는 여러 가지 자화 기법을 명시하고 있습니다.

• 직접 자화(헤드 샷): 전류가 부품을 직접 통과하여 원형 자기장을 생성합니다. 원통형 단조품의 종방향 결함 검출에 효과적입니다.
• 간접 자화(코일 샷): 부품을 전류가 흐르는 코일 내부에 놓아 종방향 자장을 발생시킵니다. 횡단 균열 탐지에 가장 적합합니다.
• 요크 자화: 휴대용 전자석을 사용해 국소적인 자기장을 생성하며, 대형 단조 스테인리스강 부품의 현장 검사에 이상적입니다.
• 제품: 휴대용 전극은 접점 사이에서 원형의 자장을 생성하여 국소 검사를 수행합니다

검사 표면에서 자력선 밀도가 30~60 가우스에 도달해야 신뢰할 수 있는 검출이 가능합니다. 너무 약하면 불연속부에 입자가 집적되지 않고, 너무 강하면 거친 표면이나 형상 변화 부위에서 잘못된 표시가 나타날 수 있습니다.

습식 및 건식 입자 방법

습식과 건식 입자 방법의 선택은 검출 요구사항에 따라 달라집니다:

습식 방법 형광 또는 가시 입자를 오일 또는 물 기반 매체에 분산시켜 사용합니다. 스테인리스강 또는 탄소강 부품을 단조하고 최고의 감도가 요구될 경우, 자외선(UV-A) 조명 아래에서 형광 입자를 사용하는 것이 가장 효과적입니다. 입자가 미세한 불연속부로 쉽게 유동하며, 형광 특성이 높은 대비의 표시를 만들어냅니다.

건식 방법 자화된 표면에 직접 유색 분말을 적용하는 방식입니다. 이 방법은 다음의 경우에 더 적합합니다:

• 고온 표면 검사 (최대 600°F)
• 액체가 고르게 퍼지지 않는 거친 표면 상태
• 더 깊이 침투하는 장이 필요한 하부 결함 탐지

ASTM E709는 자성입자 검사 기법에 대한 보조 지침을 제공하며, 철계 부품의 다양한 크기와 형상에 권장되는 방법을 설명합니다. 이 문서는 ASTM E1444와 함께 완전한 검사 절차를 수립하는 데 사용됩니다.

침투 검사 적용 및 침지 시간 고려사항

단조품이 강자성체가 아닐 경우 혹은 표면 균열 결함에 대해 절대적인 확신이 필요할 경우, 액체 침투 검사는 그 해결책을 제공합니다. 이 방법은 거의 모든 비다공성 재료에서 작동하므로 오스테나이트계 스테인리스강 단조품, 알루미늄 단조품 및 티타늄 부품에 가장 적합한 선택입니다.

이 과정은 침투제 도포, 침지 시간 확보, 과잉 제거, 현상제 도포, 그리고 이상 징후 해석이라는 논리적 순서를 따릅니다. 각 단계가 중요하지만, 침지 시간이 성공과 실패를 결정하는 경우가 많습니다.

침투제 침지 시간 가이드라인

침지 시간—제거 전 침투액이 표면에 머무는 시간—은 재료 종류와 기대되는 결함 유형에 따라 크게 달라진다. ASTM E165/E165M 에 따르면, 침투 검사는 균열, 이음 부위, 주름, 냉각 조인트, 수축, 융합 불량과 같은 표면으로 노출된 불연속 결함을 탐지할 수 있다.

일반적인 침지 시간 권장 사항:

• 5-10분: 매끄러운 가공 표면, 넓게 열린 결함, 알루미늄 및 마그네슘 합금
• 10-20분: 일반 탄소강 및 저합금강 단조품, 일반 피로 균열
• 20-30분: 좁은 균열, 응력부식균열, 고온 작동 부품
• 30분 이상: 매우 조밀한 불연속부, 티타늄 및 니켈 합금, 항공우주 분야의 중요 응용

검사 전 철강의 표면 처리는 침투제 잔류 시간에 필요한 길이에 상당한 영향을 미친다. 샷피닝 또는 기타 기계적 표면처리를 거친 단조품은 침투제의 침입을 늦출 수 있는 압축된 표면층을 가질 수 있으므로, 더 긴 잔류 시간이 요구될 수 있다.

침투액 시스템 선택

ASTM E1417 및 SAE AMS 2644는 감도 등급(1-4등급)과 제거 방법(수세식, 후에멀젼식, 용제제거식)에 따라 침투액 시스템을 분류한다. 높은 감도 등급일수록 미세한 불연속부를 탐지할 수 있지만, 과도하게 세척되는 것을 방지하기 위해 더욱 신중한 작업이 요구된다.

일반적으로 스테인리스강 또는 탄소강 소재의 단조품의 경우, 감도 수준 2 또는 3에서 형광형(Type I), 용제제거식(Method C) 침투액 시스템을 사용하면 탐지 능력과 실용적인 적용 사이에서 우수한 균형을 제공한다.

단조 후 열처리가 검사 시점에 미치는 영향

MT와 PT 모두에 영향을 미치는 중요한 고려 사항이 있습니다. 열처리 시점에 따라 검사 시기를 어떻게 결정해야 할까요?

정답은 찾고자 하는 결함의 종류에 따라 달라집니다.

다음과 같은 경우, 열처리 전에 검사하십시오:

• 단조 공정 중 발생한 주름(laps), 이음매(seams), 냉각 비스밀(cold shuts) 등의 단조 결함을 찾고자 할 때
• 비용이 많이 드는 열처리 공정에 앞서 재료의 무결성을 확인해야 할 때
• 열처리 후에 큰 규모의 가공이 이루어질 예정일 때 (검사 면이 제거될 수 있음)

다음과 같은 경우, 열처리 후에 검사하십시오:

• 급속 냉각으로 인한 담금질 균열(quench cracks)을 탐지할 때
• 열처리 후 가공에서 발생한 연마 균열(grinding cracks)을 발견하고자 할 때
• 최종 승인 검사를 수행할 때
• 재료가 상당한 물성 변화를 겪음 (경화된 표면이 침투 검사 감도에 영향을 줌)

많은 사양에서 두 단계 모두 검사를 요구함 — 공정 관련 결함을 조기에 발견하고, 열처리 과정에서 새로운 불연속성이 유발되지 않았는지 확인하기 위함임.

침투 검사(PT) 대 자분 검사(MT): 적절한 표면 검사 방법 선택

두 가지 방법 모두 기술적으로 적용 가능할 경우, 어떻게 선택해야 할까? 다음 비교는 주요 결정 요소들을 다룬다.

인자	자분 검사(MT)	침투 검사(PT)
적용 가능한 재료	강자성체에만 해당 (탄소강, 마르텐사이트/페라이트계 스테인리스강)	모든 비다공성 재료 (모든 금속, 세라믹, 플라스틱)
검출 가능한 결함	표면 및 약간의 내부(최대 0.25인치 깊이까지)	표면 노출 결함에만 해당
결함 방향 감도	자기장에 수직인 결함에 가장 적합	모든 방향에 대해 동일하게 민감
표면 상태 요구사항	중간 수준 — 얇은 코팅층을 통과하여 작동 가능	보다 중요함 — 표면이 깨끗하고 오염물질이 없어야 함
상대 감도	강자성 재료의 경우 매우 높음	높음 (침투액 감도 수준에 따라 다름)
처리 시간	빠름 — 즉시 표시 형성	느림 — 침투 시간과 현상 시간 필요
내부 결함 탐지	예—근접 표면 결함을 탐지할 수 있음	아니요—불연속부가 표면에 도달해야 함
휴대성	요크 장비 사용 시 우수함	매우 우수—최소한의 장비만 필요함

자기성 단조품의 경우, 자화검사(MT)는 일반적으로 검사 속도와 내부 결함 탐지 능력에서 우세합니다. 그러나 비자성 재료를 다루거나 결함 방향에 관계없이 일정한 감도가 필요한 경우에는 침투검사(PT)가 명확한 선택이 됩니다.

두 방법 모두 초음파 검사로 쉽게 놓칠 수 있는 표면 결함 탐지에 탁월합니다. 하지만 일부 단조 형상과 결함 유형은 더욱 전문화된 접근 방식을 요구합니다. 방사선 검사 및 와전류 검사는 복잡한 형상이나 신속한 선별 검사와 같은 용도에서 탐지 능력을 한층 더 확장시켜 줍니다.

방사선 및 와전류 검사 적용 분야

초음파가 단조의 모든 구석에 도달할 수 없는 경우 어떤 문제가 발생할까요? 복잡한 형상, 정교한 내부 통로 및 좁은 접근 지점은 기존 초음파 검사(UT)로는 해결할 수 없는 검사 사각지대를 만들어냅니다. 이러한 한계를 보완해 주는 것이 방사선 검사와 와전류 검사입니다. 이 두 가지 방법은 다른 검사 방식이 놓치는 중요한 결함 탐지 공백을 메워줍니다.

이러한 기술들은 기존 검사 장비와 보완적인 독특한 이점을 제공합니다. 방사선 검사는 내부 구조의 영구적인 시각적 기록을 제공하며, 와전류 검사는 MT나 PT처럼 소모품이 필요 없이 신속하게 표면을 검사할 수 있습니다.

복잡한 단조 형상을 위한 방사선 검사

방사선 검사는 X선 또는 감마선과 같은 투과성 방사선을 이용하여 단조품의 내부 구조 이미지를 생성합니다. 마치 금속용 의료용 엑스레이처럼 생각할 수 있습니다. 방사선이 부품을 통과하면서 재질의 밀도나 두께 차이가 결과 이미지에서 명암 차이로 나타납니다.

ASTM E1030은 금속 주물에 대한 방사선 검사의 표준 절차를 규정하며, 그 원리는 내부 구조가 복잡한 단조품에도 동일하게 적용된다. 이 방법은 초음파검사(UT)가 한계를 보이는 상황에서 특히 효과적이다.

• 복잡한 내부 공동: 기계 가공된 보어, 교차 천공된 통로 또는 음파가 불규칙하게 산란되는 중공 단면을 가진 단조품
• 벽 두께 변화: 두께 변화로 인해 초음파 빔의 사각지대가 발생하는 부품
• 기하학적 복잡성: 트랜스듀서 접근이 제한되는 형상을 만드는 정교한 단조 다이 설계
• 영구 기록: 추적성을 위해 아카이브용 영상 기록이 필요한 응용 분야

폐쇄 다이 공정에서 사용되는 단조 다이들은 점점 더 복잡한 형상을 만들어내며, 이는 기존 검사 방법의 한계를 초래한다. 정밀 성형(near-net-shape) 부품 생산을 위한 단조 기술이 발전함에 따라 내부 무결성을 확인하기 위해 방사선 검사의 가치가 더욱 커지고 있다.

필름 방사선 검사 대 디지털 방사선 검사

전통적인 필름 방사선 촬영은 수십 년 동안 산업 분야에서 사용되어 왔지만, 디지털 방사선 촬영(DR)과 컴퓨터 방사선 촬영(CR)이 이제 상당한 이점을 제공합니다.

• 즉시 이용 가능한 이미지: 화학적 현상 처리 지연 없음 — 이미지가 몇 초 내로 나타남
• 향상된 이미지 조작 기능: 디지털 명암 조정을 통해 필름으로는 놓칠 수 있는 미세한 결함을 확인할 수 있음
• 감소된 방사선 노출: 높은 감도의 검출기가 더 낮은 방사선량을 필요로 함
• 용이한 저장 및 전송: 디지털 파일은 품질 관리 시스템과 매끄럽게 통합 가능

단조 공구 검증 및 생산 품질 관리를 위해 디지털 시스템은 검사 주기를 획기적으로 단축시키면서 결함 식별 능력을 향상시킵니다.

방사선 촬영의 제한 사항

장점에도 불구하고 방사선 촬영은 이해해야 할 특정한 제약 사항들이 있습니다:

• 방사선 안전 요구사항: 노출, 차폐 및 인력 자격에 대한 엄격한 통제는 복잡성과 비용을 증가시킵니다
• 평면 결함 방향: 방사선 빔과 평행하게 정렬된 균열은 보이지 않을 수 있으므로 방향성이 중요합니다
• 두께 제한: 매우 두꺼운 부위는 강력한 방사선원과 긴 노출 시간을 필요로 합니다
• 세트업 시간: 방사선원, 검사 대상 부품, 감지기의 배치에는 신중한 기하학적 배열이 요구됩니다

공차가 더 작고 표면이 정밀하게 다듬어진 냉간 단조 부품은 종종 방사선 검사에 이상적인 후보가 됩니다. 매끄러운 표면과 정확한 형상 덕분에 최적의 영상 품질을 달성할 수 있습니다.

표면 빠른 검사를 위한 와전류 검사

단조 검사 논의에서 자주 간과되는 방법이 하나 있습니다: 바로 와전류 검사(ECT)입니다. 그러나 ECT는 소모품이나 특별한 표면 처리, 부품과의 접촉 없이도 전도성 재료의 표면 및 근표면 결함 탐지에 뛰어난 성능을 제공합니다.

그 원리는 매우 정교합니다. 코일을 통해 흐르는 교류 전류는 전자기장을 생성하며, 이 코일이 전도성 물질에 가까워지면 표면층에 순환 전류인 와전류를 유도합니다. 이러한 전류는 결함이 있을 경우 방해를 받아 코일의 임피던스가 측정 가능한 방식으로 변화하게 됩니다.

단조 검사를 위한 와전류 검사의 장점

왜 와전류 검사가 귀하의 단조 검사 프로그램에 포함되어야 할까요?

• 속도: 초당 수 피트에 달하는 스캔 속도로 인해 ECT는 대량 생산 환경에서의 선별 검사에 이상적입니다
• 소모품 없음: PT 및 MT와 달리 ECT는 침투제, 입자 또는 매개체를 필요로 하지 않아 지속적인 비용과 환경 문제를 줄일 수 있습니다
• 자동화 친화적: 코일은 로봇 취급 시스템에 쉽게 통합되어 일관되고 반복 가능한 검사를 가능하게 합니다
• 표면 상태 허용 범위: 얇은 산화층과 경미한 표면 거칠기도 검사 방해하지 않습니다
• 재료 분류 기능: ECT는 열처리 상태 확인, 혼입된 재료 탐지 및 합금 등급 확인이 가능합니다

반복적인 열 순환을 겪는 단조 금형의 경우, ECT는 프레스 장비를 분해하지 않고도 표면 무결성을 효율적으로 점검할 수 있는 방법을 제공합니다.

ECT의 한계 및 오경보 고려 사항

외동 전류 시험에는 도전 과제가 따릅니다. 이러한 한계를 이해하면 해석 오류를 방지할 수 있습니다:

• 스킨 딥 효과: 왜전류는 표면 근처에 집중되며, 더 깊은 침투를 위해서는 낮은 주파수가 필요하지만 이는 감도를 낮춥니다
• 리프트오프 감도: 탐촉자와 표면 사이의 거리 변화는 결함을 가리거나 모방할 수 있는 신호를 생성합니다
• 가장자리 효과: 부품의 가장자리 및 형상 변화는 강한 신호를 발생시키며, 이를 정확히 해석해야 합니다
• 재료의 변동성: 결 크기 변화, 잔류 응력 패턴, 국부적인 경도 차이 등이 모두 검사 결과에 영향을 미칩니다

가공 경화된 표면을 가지는 부품을 생산하는 냉간 단조 공정은 실제 결함이 아닌 경화 기울기 자체에서 와전류검사(ECT) 반응을 나타낼 수 있습니다. 실제 재료 상태와 일치하는 적절한 기준 시편을 사용하면 진짜 불연속과 오경보를 구분할 수 있습니다.

결함 특성 규명을 향상시키는 새로운 기술들

비파괴검사 분야는 계속 발전하고 있으며, 첨단 기술들이 결함 탐지 및 특성 규명 능력을 획기적으로 향상시키고 있습니다:

위상 배열 초음파 검사(PAUT)

위상 배열 기술은 타이밍과 진폭을 개별적으로 제어할 수 있는 다수의 초음파 요소를 사용합니다. 이를 통해 다음이 가능해집니다:

• 기계적 프로브 이동 없이 전자 빔 조향
• 단일 스캔에서 여러 깊이에 초점을 맞춘 빔 생성
• 의료용 초음파와 유사한 단면 이미징을 제공하는 섹터 스캔
• 결함 크기 측정 정확도 향상과 함께 더 빠른 검사

복잡한 다이 단조 형상의 경우, PAUT는 실시간으로 빔 각도를 조정하여 표면 윤곽에 관계없이 최적의 검사 각도를 유지합니다.

비행시간 분사 (TOFD)

TOFD는 결함 면에서 반사된 신호가 아니라 결함 끝부분에서 회절된 신호를 사용합니다. 이 기술은 다음을 제공합니다:

• 결함 방향에 무관한 정확한 균열 깊이 측정
• 판상 결함에 대한 높은 검출 가능성
• 문서화를 위한 영구적인 스트립 차트 기록

컴퓨터 단층 촬영(CT)

산업용 CT는 다중 방사선 투영 영상으로부터 3차원 재구성을 생성한다. 장비 비용이 널리 도입되는 것을 제한하지만, CT는 중요 단조 응용 분야에서 결함 위치, 크기 및 형태를 완벽하게 파악할 수 있는 뛰어난 체적 특성 분석 기능을 제공한다.

단조 제조업체들이 더욱 복잡한 형상과 엄격한 사양을 추구함에 따라 이러한 첨단 기술은 결함 탐지 성능 향상과 오진율 감소를 통해 투자 대비 효과를 점점 더 정당화하고 있다.

사용 가능한 검사 기술에 대한 이해를 바탕으로 다음으로 자연스럽게 제기되는 질문은 특정 결함 유형에 대해 어떤 방법을 사용해야 하는가이다. 검사 방법 선정에 체계적인 접근 방식을 구축하면 품질 관리망에서 어떤 것도 빠지는 것을 방지할 수 있다.

특정 결함 유형에 적합한 비파괴 검사 방법 선택

당신은 단조 부품을 위협하는 결함들이 무엇인지, 그리고 이러한 결함을 탐지할 수 있는 어떤 검사 기술들이 존재하는지 이미 알고 있습니다. 하지만 많은 품질 관리팀이 직면하는 과제가 있습니다. 바로 올바른 결함에 맞는 적절한 검사 방법을 어떻게 선택할 것인가 하는 것입니다. 잘못된 방법을 선택하면 결함을 놓치거나 검사 시간을 낭비하거나, 혹은 그 두 가지 모두를 초래할 수 있습니다.

현실은 어느 하나의 비파괴 검사(NDT) 기술로도 모든 결함을 포착할 수 없다는 점입니다. 각각의 검사 방법에는 사각지대가 존재하며, 결함 유형, 방향성 또는 위치에 따라 탐지 가능성이 크게 떨어지는 경우가 있습니다. 효과적인 검사 프로그램을 구축하려면 이러한 한계를 이해하고 전략적으로 여러 방법을 조합해야 합니다.

단조 피팅 생산 및 합금강 단조품 검사에서 마주칠 수 있는 모든 결함 시나리오에 대해 최적의 탐지 방법을 선택할 수 있도록 필요한 의사결정 프레임워크를 함께 만들어보겠습니다.

결함 유형에 맞는 최적의 검사 방법 매칭

결함 검출을 다양한 그물로 물고기를 잡는 것에 비유할 수 있습니다—각각의 그물은 특정한 물고기를 잡지만, 다른 물고기들은 그냥 통과해 버립니다. 검사 방법도 이와 동일하게 작용합니다. 핵심은 어떤 '그물'이 어떤 '물고기'를 잡을 수 있는지 아는 것입니다.

내부 부피 결함

기공, 수축 공극 및 포함물은 표면 검사 방법으로 도달할 수 없는 단조 탄소강 부품 내부 깊숙이 숨어 있습니다. 이를 위한 주요 검출 도구는 다음과 같습니다:

• 초음파 검사: 내부 불연속성에 대한 1차 검사 방법—빔 방향에 적절히 정렬되었을 때 체적 결함에 매우 민감함
• 방사선 검사: 밀도 변화 및 불규칙한 형태의 공극에 탁월하며, 영구적인 시각 자료를 제공함

왜 두 가지 방법을 모두 사용할까요? 초음파검사(UT)는 빔 방향에 수직인 평면형 불연속성을 검출하는 데 뛰어나고, 방사선검사(RT)는 결함의 방향과 무관하게 결함을 포착할 수 있습니다. 중요한 탄소강 단조 응용 분야에서는 두 가지 방법을 병행하여 내부 결함을 포괄적으로 탐지할 수 있습니다.

표면 노출 균열

표면으로 드러나는 균열은 재료 특성에 따라 서로 다른 전략이 필요합니다:

• 강자성 재료: 자기입자 검사는 뛰어난 감도를 제공하며, 균열 위치에서 입자들이 두드러지게 응집됩니다
• 비자성 재료: 침투 검사가 주요 수단이 되며, 예상되는 균열의 크기에 맞는 감도 수준을 적용합니다
• 신속한 선별 검사 필요 시: 외부 전류 검사는 소모품 없이 고속으로 결함을 탐지할 수 있습니다

랩(lap) 및 이음매(seam)

이러한 단조 특유의 결함은 독특한 탐지 과제를 제시합니다. 폐형 단조에서는 랩(lap)이 일반적으로 플래시 라인 또는 다이를 채우는 동안 재료가 접히는 부위에 형성됩니다. 결함의 방향성이 최적의 검사 방법을 결정합니다:

• 표면 노출 랩(lap): 재료의 자성 특성에 따라 자기검사(MT) 또는 침투검사(PT) 사용
• 내부 랩(lap): 적절한 빔 각도를 가진 각도 빔 초음파 검사(UT)
• 복잡한 랩 형상: 표면 및 체적 방법의 조합

단조 공정에서는 다양한 랩 패턴이 발생하며, 일반적으로 조작기 흔적 또는 불균일한 압하와 관련된다. 이러한 결함은 방향에 관계없이 검출할 수 있도록 여러 각도에서 초음파 검사를 수행해야 하는 경우가 많다.

입자 흐름 및 구조적 문제

부적절한 입자 흐름은 개별적인 불연속 결함을 생성하지 않으며, 이는 특정 영역 내 재료 특성 저하를 의미한다. 이를 검출하기 위해서는 특수한 접근 방법이 필요하다:

• 매크로 에칭: 단면 절단된 시편에서 입자 흐름 패턴을 확인 가능 (파괴적 검사)
• 초음파 속도 맵핑: 속도 변화는 입자 배열 방향의 변화를 나타낸다
• 와전류 전도도 측정: 입자 구조와 관련된 물성 변화를 탐지함

결함-검사방법 유효성 매트릭스

다음은 모든 검사 기능을 통합한 포괄적인 매칭 가이드입니다. 단조 및 주조 품질 검증을 위한 검사 계획을 수립할 때 이 매트릭스를 사용하십시오.

결함 유형	Ut	MT	Pt	르티	기타	비고
기공(내부)	★★★★☆	해당 없음	해당 없음	★★★★★	해당 없음	RT는 크기/분포를 보여주며, UT는 더 큰 공극을 감지함
수축 공극	★★★★☆	해당 없음	해당 없음	★★★★☆	해당 없음	두 방법 모두 효과적; UT는 깊이 정보 제공
포함 사항	★★★★★	해당 없음	해당 없음	★★★☆☆	해당 없음	UT는 매우 민감함; RT는 저밀도 포함물을 놓칠 수 있음
표면 균열	★★☆☆☆	★★★★★	★★★★★	★★☆☆☆	★★★★☆	MT/PT가 주된 방법; ECT는 신속한 스크리닝용
내부 균열	★★★★★	★★★☆☆	해당 없음	★★★☆☆	★★☆☆☆	UT가 우수함; MT는 근표면만 감지 가능
랩 결함(Laps, 표면)	★★☆☆☆	★★★★★	★★★★☆	★★☆☆☆	★★★☆☆	매우 조임 상태의 랩 결함은 고감도 PT 필요
랩스(표면 하부)	★★★★☆	★★☆☆☆	해당 없음	★★☆☆☆	★☆☆☆☆	정확한 방향 설정이 중요한 각도 빔 초음파 검사
접합부	★★★☆☆	★★★★★	★★★★☆	★★☆☆☆	★★★★☆	자기입자검사는 철자성 재료에서 가장 민감함
결류 문제	★★★☆☆	해당 없음	해당 없음	해당 없음	★★☆☆☆	특수한 초음파 검사 기술 필요; 매크로 에칭으로 확인
플레이크(H₂ 균열)	★★★★★	해당 없음	해당 없음	★★★☆☆	해당 없음	내부 플레이크 탐지를 위한 주요 초음파 검사 방법

등급 척도: ★★★★★ = 우수한 탐지 | ★★★★☆ = 양호 | ★★★☆☆ = 보통 | ★★☆☆☆ = 제한적 | ★☆☆☆☆ = 낮음 | N/A = 해당 없음

다중 검사 방법 전략 수립

단일 검사 방법이 왜 실패하는가? 다음 상황을 고려해 보세요. 초음파 검사만을 사용하여 합금강 단조품을 검사하고 있습니다. 초음파 검사에서는 내부 불연속 결함이 발견되지 않아 부품이 정상으로 판단됩니다. 그러나 음파 빔과 평행하게 위치한 표면 랩(lap)은 전혀 탐지되지 못합니다. 이 랩이 피로 균열의 시초가 되어 부품이 실제 운용 중에 파손되는 것입니다.

포괄적인 품질 보증을 위해서는 다층적인 검사 전략이 필요합니다. 다음은 이를 구성하는 방법입니다:

단계 1: 주요 결함 유형 식별

해당 단조 피팅 또는 부품 적용 분야에서 거부되거나 서비스에 실패할 수 있는 모든 결함부터 나열하는 것으로 시작하세요. 다음 사항을 고려하십시오:

• 귀하의 단조 공정을 기반으로 어떤 결함이 가장 발생 가능성이 높은가?
• 최종 사용 성능에 가장 큰 위험을 초래하는 결함은 무엇인가?
• 충족해야 하는 고객 요구사항 또는 명세서 조건은 무엇인가?

단계 2: 주요 탐지 방법 매핑

위의 효과성 매트릭스를 활용하여 각 주요 결함 유형에 해당하는 주요 탐지 방법을 할당합니다. 이 방법은 특정 불연속 결함을 탐지할 확률이 가장 높아야 합니다.

단계 3: 보완적 방법 추가

고중요도 응용 분야의 경우, 주요 방법의 탐지 사각지대를 보완하는 보조 방법을 추가합니다. 대표적인 보완적 조합에는 다음이 포함됩니다:

• UT + MT: 자성 단조 탄소강에 대한 내부 체적 검사 및 표면 균열 탐지
• UT + PT: 비자성 재료에 대한 동일한 보완적 검사 범위
• RT + UT: 방향에 의존하지 않는 완전한 내부 검사 및 깊이 정보 제공
• MT + ECT: 고감도 표면 검사 및 신속한 선별 능력 결합

단계 4: 검사 순서 설정

검사 방법의 순서가 중요합니다. 최적의 결과를 위해 다음 일반적인 순서를 따르십시오:

1. 시각 검사: 항상 먼저 수행 — 표면 상태 및 기하학적 문제를 명확히 식별
2. 표면 검사 방법 (MT/PT): 결합에 영향을 줄 수 있는 표면 상태를 식별하기 위해 초음파 검사(UT) 전에 수행
3. 체적 검사 방법 (UT/RT): 표면 검증 후 내부 전체를 완전히 검사
4. 최종 육안 검사: 모든 결함 지시가 적절히 기록되고 처리되었는지 확인

에 따르면 The Modal Shop의 비파괴 검사 방법 비교 각 기술은 고유한 장점과 한계를 제공하는데, 초음파 검사는 높은 투과 능력과 균열 감지 민감도를 제공하는 반면, 자분 검사는 저비용 휴대용 검사와 함께 하부층 결함 탐지 기능을 제공한다.

실제 적용 사례

고성능 자동차 응용 분야에 사용할 예정인 단조 합금강 커넥팅로드의 검사 계획을 수립한다고 가정해 보겠습니다. 다중 방법 기반 전략은 다음과 같을 수 있습니다.

1. 100% 시각 검사: 표면 상태 및 치수 적합성 확인
2. 100% 자기입자 검사: 응력이 집중되는 부위 특히 근처의 표면 및 근표면 균열 탐지를 위한 습식 형광 방식
3. 100% 초음파 검사: 내부 포함물 및 기공 탐지를 위한 직진법; 필렛 반경 부위의 결함 탐지를 위한 각도 빔
4. 통계적 샘플링 RT: 일정 주기적으로 샘플 기준 내부 무결성을 엑스선 검사로 확인

이러한 다단계 접근 방식은 중요한 결함 유형이 누락되지 않도록 보장하면서 검사 비용과 리스크를 균형 있게 조절합니다.

방법 선택 프레임워크를 수립한 후에는 다음으로 검사 프로그램이 산업별 요구사항을 충족하는지 확인해야 합니다. 항공우주, 자동차, 석유 및 가스와 같은 다양한 분야는 이러한 검출 방법을 구현하는 방식에 영향을 미치는 고유한 허용 기준과 문서화 표준을 적용합니다.

단조 검사에 대한 산업 표준 및 허용 기준

적절한 비파괴검사(NDT) 방법을 선정하고 견고한 다중 방법 검사 전략을 수립했습니다. 하지만 중요한 질문이 있습니다: 과연 어떤 결과가 합격으로 간주되는 것일까요? 이에 대한 답은 귀하의 단조 부품이 어떤 산업 분야에 사용되며, 해당 단조 응용 분야를 규제하는 구체적인 표준이 무엇인지에 완전히 달려 있습니다.

다양한 산업 분야에서는 매우 상이한 허용 기준을 적용합니다. 일반 산업용으로는 완전히 수용 가능한 불연속 결함이라도 항공우주 또는 군사용 단조 응용 분야에서는 즉각적인 거부를 초래할 수 있습니다. 이러한 요구사항을 이해함으로써 검사 프로그램이 고객의 기대와 규제 요건을 충족하는 부품을 제공할 수 있도록 보장할 수 있습니다.

항공우주 단조 검사 표준 및 AMS 요구사항

항공우주 분야는 단조 부품에 있어 가장 까다로운 환경을 요구합니다. 고장이 치명적인 결과를 초래할 수 있는 경우, 검사 기준은 어떤 우연에도 의존하지 않습니다.

에 따르면 Visure Solutions의 포괄적인 AMS 가이드 sAE International에서 개발한 항공우주 재료 표준(AMS)은 재료 특성뿐만 아니라 항공우주 응용 분야에 필요한 시험 방법과 허용 기준도 정의합니다. 이러한 사양은 항공기 및 우주선에 사용되는 재료가 엄격한 안전성, 성능 및 내구성 요구사항을 충족하도록 보장합니다.

단조 검사를 위한 주요 AMS 사양

항공우주 단조품의 비파괴 검사(NDT) 요구사항을 직접 규정하는 여러 AMS 문서가 있습니다:

• AMS 2630: 가공 금속의 초음파 검사 — 초음파 검사(UT)에 대한 교정 기준, 스캔 요구사항 및 허용 한계를 설정함
• AMS 2631: 티타늄 및 티타늄 합금 막대와 빌릿의 초음파 검사 — 티타늄 단조 검사의 고유한 과제들을 다룸
• AMS 2640-2644: 프로세스 제어, 재료 및 허용 기준을 포함하는 자분검사 및 침투검사 규격
• AMS 2750: 단조 및 열처리 과정에서 적절한 온도 제어를 보장하는 열전대 측정(Pyrometry) 요건

항공우주 고객에게 서비스를 제공하는 단조 산업은 이러한 규격들에 대해 엄격한 준수를 유지해야 합니다. AMS 인증은 재료가 강도, 부식 저항성 및 열 안정성에 대한 표준화된 사양에 부합함을 검증하며, 구조적 고장 위험을 줄이고 항공기의 비행 가능성을 인증받는 데 기여합니다.

수락 기준 세부 사항

항공우주 분야의 수락 기준은 일반적으로 다음을 명시합니다:

• 최대 허용 지시 크기(일반적으로 동등한 평면형 바닥 구멍 직경으로 표시)
• 허용 가능한 지시 사이의 최소 간격 거리
• 크기에 관계없이 금지된 결함 유형(균열, 융합 부족)
• 최종 적용 시 응력 수준에 따라 달라지는 구역별 요구사항

ASTM A105 재료 및 항공우주 피팅에 사용되는 유사한 A105 강 등급의 경우, 초음파 검사 수락 기준은 일반적으로 ASTM E2375를 참조하되, 고객 특화된 지시 크기 및 밀도에 대한 추가 제한 조건이 적용됩니다.

압력 용기 및 에너지 산업 표준

ASME 규격은 보일러, 압력 용기 및 배관 시스템과 같이 파손 시 폭발 또는 환경 유출 위험이 있는 압력 유지 장비의 단조품 검사를 규정합니다.

ASME Section V 요구사항

ASME 보일러 및 압력용기 코드 Section V은 검사 방법을 규정하며, 시공 코드(Section I, VIII 등)는 허용 기준을 정의한다. 이에 따르면 OneStop NDT의 허용 기준 가이드 aSME Section V, Article 4는 압력용기 용접부 및 단조품에 대한 초음파 검사 요구사항을 다룬다.

주요 ASME 허용 조건은 다음과 같다:

• 기준 수준의 20%를 초과하는 지시는 조사 및 특성화가 필요하다
• 크랙, 융합 부족, 완전한 관통 미흡은 크기와 관계없이 허용되지 않는다
• 재료 두께에 따른 선형 지시 길이 제한(얇은 재료의 경우 1/4인치에서 두꺼운 단조품의 경우 3/4인치까지)

플랜지 및 피팅에 일반적으로 지정되는 a105 재료의 경우, ASME 요구사항은 이러한 압력경계 구성품이 운전 조건 하에서 구조적 무결성을 유지하도록 보장한다.

단조 부품을 위한 자동차 품질 관리 프로토콜

자동차 단조 검사는 기술적 규격보다는 품질 경영 체계 내에서 운영됩니다. 자동차 품질 경영 시스템 표준인 IATF 16949 인증은 검사 프로토콜의 기반을 마련합니다.

IATF 16949 인증 요건

다음에서 언급한 바와 같이 싱글라 포징의 품질 보증 개요 , 글로벌 공급망은 자동차 단조 업체를 위한 IATF 16949와 같은 국제적으로 인정된 표준 채택을 촉진하고 있습니다. 이러한 표준은 리스크 기반 사고, 추적성 및 지속적인 개선을 강조합니다.

IATF 16949에 따른 자동차 비파괴검사 프로그램은 다음을 충족해야 합니다:

• 공정 능력 연구: 검사 방법이 목표 결함을 신뢰성 있게 탐지한다는 통계적 입증
• 측정 시스템 분석: 검사자 및 장비의 반복성을 검증하는 게이지 R&R 연구
• 관리 계획: 부적합 발생 시 검사 빈도, 방법 및 대응 계획에 대한 문서화
• 추적성: 검사 결과를 특정 생산 로트와 완전히 연결하는 문서

샘플링 계획 및 검사 빈도

항공우주 분야에서는 100% 검사가 일반적이지만, 자동차 응용 분야에서는 공정 능력에 기반한 통계적 샘플링을 자주 사용한다.

• 신제품 출시: 공정 안정성이 입증될 때까지 100% 검사
• 안정된 생산: 줄어든 샘플링(종종 AQL 표에 따라) 및 공정 변경 시 빈도 증가
• 안전에 중요한 부품: 공정 이력과 관계없이 100% 검사를 유지

단조 금속학적 시험은 자동차 응용 분야에서 비파괴검사(NDT)를 보완하며, 경도 검증, 미세조직 평가 및 기계적 시험을 통해 열처리가 규정된 특성을 달성했는지 확인한다.

비파괴검사 인력 자격 기준

검사 결과의 신뢰성은 검사를 수행하는 인력의 역량에 달려 있다. 국제 표준은 검사자의 역량을 보장하기 위해 자격 요건을 정하고 있다.

• ISO 9712: 비파괴검사 인력 인증을 위한 국제 표준—레벨 1, 2, 3에 대한 교육, 훈련 및 시험 요건을 정의함
• SNT-TC-1A: 북미 지역에서 널리 사용되는 ASNT 권장 기준—기업 기반 인증 프로그램
• EN ISO 9712: 국제 인력 인증 요건의 유럽 적용 버전
• NAS 410: 주요 계약업체에서 자주 참조하는 항공우주 분야 전문 인증 요건

포괄적 표준 참고자료

단조 부품에 대한 검사 프로그램을 수립할 때, 이러한 핵심 표준들이 기술적 기반을 제공한다:

• ASTM 표준: E2375 (압연 제품의 초음파 검사), E1444 (자분검사), E165 (침투검사), A388 (중형 강철 단조품의 초음파 검사), A105 (배관용 탄소강 단조품)
• ISO 표준: ISO 9712 (비파괴 검사 인력 자격), ISO 10893 시리즈 (파이프 및 튜브 검사), ISO 17636 (용접부의 레디오그래피 검사)
• ASME 표준: Section V (검사 방법), Section VIII (압력용기 제작 및 허용 기준)
• EN 표준: EN 10228 시리즈 (강철 단조품의 비파괴검사), EN 12680 (강철 주물의 초음파 검사)
• AMS 사양: AMS 2630-2632 (초음파 검사), AMS 2640-2644 (자분검사/침투검사), 항공우주 합금용 소재별 AMS

군용 단조 부품 적용 분야에서는 종종 MIL-STD 사양을 통해 추가적인 요구사항을 규정하며, 이는 중요 방위 부품에 대해 상업용 표준을 초과할 수 있다.

특정 단조 응용 분야에 적용되는 표준을 이해하면 과도한 검사(자원 낭비)와 부족한 검사(고객 거부 또는 현장 고장 위험) 모두를 방지할 수 있습니다. 이러한 규제 체계를 염두에 두면, 마지막 고려 사항은 생산 환경 내에서 이러한 요구사항을 실제로 어떻게 구현할 것인지가 됩니다.

단조 공정에서 효과적인 비파괴 검사 프로그램 구현

여러분은 결함 유형, 탐지 방법, 허용 기준 및 산업 표준과 같은 기술적 세부 사항들을 이미 숙지했습니다. 이제 실질적인 질문이 남아 있습니다. 즉, 실제 단조 작업 현장에서 이것들을 어떻게 실제로 구현할 것인가 하는 것입니다. 무엇을 검사해야 하는지 아는 것과 지속 가능한 검사 프로그램을 구축하는 사이의 간극은 품질 목표가 일관되게 달성되는지 여부를 결정합니다.

효과적인 비파괴 검사(NDT)의 도입은 단조 제조 전 주기 전체에 걸쳐 이루어집니다. 원자재가 귀하의 시설에 도착하는 순간부터 최종 제품 검증까지, 검사 지점들은 결함이 후속 공정으로 확산되기 전에 조기에 발견될 수 있도록 보장합니다. 이는 수정 비용을 줄이고 고객 영향을 최소화하는 데 기여합니다.

단조 생산 프로세스에 NDT 통합하기

NDT 프로그램을 생산 과정 내 전략적 위치에 배치된 일련의 품질 게이트로 생각해보세요. 각 게이트는 특정 유형의 결함이 후속 공정으로 전파되기 전에 포착합니다.

들어오는 물품 검사

품질 관리는 단조 이전부터 시작됩니다. 합금강 및 탄소강 단조 부품의 경우, 입고되는 빌릿 검사가 품질 기준을 설정합니다.

• 초음파 검사: 바 스톡 또는 빌릿 내부의 내부 결함, 세그리게이션(segregation), 파이프 잔여물 등을 탐지
• 표면 검사: 원천 제철소 가공 과정에서 발생할 수 있는 이음매, 겹침, 표면 균열 등을 확인하기 위한 육안 및 침투검사(MT/PT)
• 재료 검증: 양성 재료 식별(PMI) 또는 와전류 정렬을 통해 올바른 합금 등급을 확인
• 문서 검토: 밀 인증서가 구매 요구 사항과 일치하는지 확인하십시오

에 따르면 싱글라 포징의 품질 보증 가이드 빌렛 또는 인고트의 화학 조성, 청정도 및 추적 가능성을 검증하는 것은 중요합니다. 자재 인증 및 입고 검사는 승인된 등급의 재료만 사용되도록 하여 내부 결함이나 예기치 못한 기계적 특성의 위험을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

공정 중 검사점

생산 중 전략적 검사는 전체 생산 라인에 영향을 미치기 전에 발생 중인 문제를 조기에 발견합니다.

• 단조 후 외관 검사: 충전 부족, 플래시 균열, 다이 마모 징후와 같은 명백한 결함에 대한 즉각적인 점검
• 초품 검사: 초기 생산품에 대한 종합적인 비파괴 검사는 다이 설정 및 공정 파라미터를 검증합니다
• 통계적 샘플링: 주기적인 검사는 생산 런 전반에 걸쳐 공정 관리를 유지합니다
• 열처리 검증: 후처리 검사는 급냉균열 및 열처리 결함을 포착합니다

특수 부품을 생산하는 맞춤형 강철 단조 작업의 경우, 표준 생산에 비해 공정 중 검사 빈도가 자주 증가합니다. 조기에 문제를 발견하는 데 드는 비용은 후속 공정에서의 불량 발생 비용보다 훨씬 적습니다.

방법별 표면 준비 요구사항

각 NDT 기술은 신뢰할 수 있는 결과를 위해 특정한 표면 상태를 요구합니다. 단조 커넥팅로드 또는 기타 정밀 부품을 검사할 때 적절한 준비는 오류 판정과 결함 누락을 방지합니다.

NDT 방법	표면 요구 사항	준비 단계
초음파 검사	매끄러운 마감(최대 250마이크로인치), 청결하고 건조	스케일 제거, 거친 부분 연마, 탈지 처리 후 쿠플란트 도포
자분검사	기름/윤활유 없이 깨끗하게 유지, 얇은 코팅은 허용 가능	용제 세척, 두꺼운 스케일 제거, 완전히 건조
침투 검사	깨끗하고 건조되며 모든 오염물질이 제거되어야 함	용제 탈지, 검사 영역의 모든 코팅 및 스케일 완전 제거, 완전히 건조
와전류	균일한 표면 상태, 최소한의 산화물	경미한 세척, 균일한 표면 질감 유지
방사선 촬영용	이미지에 영향을 주는 느슨한 스케일이나 잔해 없음	느슨한 물질 제거, 부품 위치 안정성 확보

스테인리스강을 단조하고 검사 가능한 표면을 유지할 수 있습니까? 물론 가능하지만 오스테나이트계 합금은 탄소강과는 다른 준비 과정이 필요합니다. 이들 산화막은 다르게 작용하며, 응력부식균열을 유발할 수 있는 염화물 오염을 피하기 위해 세척 방법이 달라야 합니다.

최종 제품 검증

출하 전 최종 검사를 통해 부품이 모든 사양 요구사항을 충족하는지 확인합니다:

• 고객 사양에 따른 완전한 비파괴검사: 모든 필수 검사 방법이 해당 표준에 따라 수행됨
• 치수 검증: 도면 공차에 따라 중요 치수 확인
• 표면 마감 확인: 기능적 표면에 대한 마감 요구사항 확인
• 문서 패키지: 인증서, 시험 성적서 및 추적 기록 취합

맞춤형 스테인리스 스틸 단조 응용의 경우, 최종 검사는 일반적으로 표준 비파괴 검사(NDT) 요구사항을 초과하는 추가 부식 시험 또는 특수 검사를 포함하는 것이 일반적입니다.

품질 중심 단조 공급업체와의 협력

많은 조달 팀이 간과하는 현실이 있습니다. 하류 공정의 비파괴검사(NDT) 부담은 공급업체의 상류 품질 성과를 직접 반영합니다. 내부 품질 관리를 철저히 유지하는 공급업체와 협력하면 귀사 시설에서의 검사 요구사항을 크게 줄일 수 있습니다.

공급업체가 포괄적인 품질 시스템과 공정 중 검사에 투자할 경우, 고객은 입고 검사 요구사항 감소, 낮은 불량률, 그리고 핵심 부품의 생산 준비 시간 단축 등의 이점을 얻게 됩니다.

품질 중심 공급업체가 제공하는 것

품질을 중시하는 단조 제조 파트너는 일반적으로 다음을 제공합니다

• IATF 16949 인증: 산업 전반에 걸쳐 적용 가능한 자동차 품질 경영 원칙에 대한 약속을 보여줍니다
• 내부 비파괴 검사(NDT) 역량: 생산 후 생각해보는 것이 아니라, 생산의 핵심적인 일부로서 수행되는 검사
• 공정 관리 문서: 일관된 품질 성과에 대한 통계적 증거
• 엔지니어링 지원: 사양 개발 및 문제 해결에 대한 협업적 접근
• 추적 시스템: 원자재부터 완제품까지 완전한 문서화

서스펜션 암 및 구동축과 같은 부품의 정밀 핫 포징이 요구되는 자동차 응용 분야에서 샤오이 (닝보) 금속 기술 이는 품질 중심 접근 방식의 본보기입니다. IATF 16949 인증과 자체 내부 엔지니어링 역량을 통해 신속한 프로토타이핑에서 대량 생산에 이르기까지 부품이 정확한 사양을 충족하도록 보장함으로써 고객사의 후속 비파괴 검사 거부율을 낮춥니다.

공급업체 품질 시스템 평가

잠재적 단조 공급업체를 평가할 때 다음 품질 지표를 확인하세요:

• 인증 상태: 유효한 ISO 9001 최소 요건; 자동차용 IATF 16949; 항공우주용 AS9100
• 비파괴검사(NDT) 역량: 내부 검사 장비 및 자격을 갖춘 인력
• 공정 관리: 통계적 공정 관리 시행, 관리 계획, 대응 절차
• 과거 실적: PPM 불량률, 납기 준수율, 고객 평가 성적표
• 지속적인 개선: 지속적인 품질 개선 이니셔티브에 대한 증거

공급업체와의 파트너십을 통한 검사 부담 감소

경제적 효과가 명확합니다. 공급업체가 내부에서 발견하는 결함 하나당 비용은 귀사 시설에서 발견되었을 경우 비용의 일부에 불과하며, 현장에서 발생하는 고장 비용에 비하면 극히 미미합니다. 전략적 공급업체 파트너십은 품질 개선을 위한 공동의 인센티브를 창출합니다.

• 입고 검사 축소: 실적이 입증된 인증 공급업체는 로트 생략 또는 샘플링 축소 혜택을 받을 수 있습니다
• 빠른 생산 주기: 신뢰할 수 있는 입고 품질로 검사 병목 현상 제거
• 낮은 총비용: 불량률 감소, 재작업 및 보증 비용 절감으로 공급업체의 가격 프리미엄을 상쇄
• 기술 협력: 공동 문제 해결을 통해 설계 및 제조 결과 모두 개선

로서 Baron NDT의 포괄적인 가이드 nDT를 진화하는 프로세스로 다루는 것은 잘못된 판정이나 누락된 결함에 대한 피드백을 수집하여 기술과 교육을 개선한다는 의미입니다. 품질 중심의 공급업체들은 이러한 지속적 개선 철학을 수용하며, 고객 피드백과 현장 성능 데이터를 바탕으로 자체 프로세스를 정교하게 다듬습니다.

장기적인 품질 관계 구축

가장 효과적인 NDT 프로그램은 시설 내에서 끝나지 않고 전체 공급망으로 확장됩니다. 단조 공급업체가 내부에서 요구하는 것과 동일한 수준의 품질 약속을 유지할 경우, 조기에 결함을 포착할 수 있는 원활한 품질 시스템이 형성되어 비용을 최소화하고 신뢰성을 극대화할 수 있습니다.

중요한 구조용 부품에 사용할 합금강 단조 제품이든 산업용 서비스를 위한 탄소강 단조 피팅이든, 공급업체의 품질은 검사 업무량과 최종 제품의 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 공급업체 자격 심사와 지속적인 성과 모니터링에 시간을 투자함으로써 검사 부담을 줄이고 고객 불만을 감소시키며 경쟁력을 강화할 수 있습니다.

단조 부품에 대한 비파괴검사는 궁극적으로 한 가지 목적을 위해 존재합니다. 즉, 귀하의 시설에서 출하되거나 공급업체로부터 도착하는 모든 부품이 고객이 기대하는 품질 기준과 해당 응용 분야가 요구하는 사양을 충족시킨다는 것을 보장하는 것입니다. 단조 수명 주기 전반에 걸쳐 체계적인 검사 프로그램을 시행하고 품질 중심의 공급업체와 협력함으로써 일관되고 신뢰할 수 있는 성능의 기반을 마련할 수 있습니다.

단조 부품 비파괴검사에 관한 자주 묻는 질문

1. 단조품에 적용되는 주요 NDT 검사 방법 4가지는 무엇입니까?

단조 부품에 사용되는 네 가지 주요 비파괴 검사 방법은 초음파 검사(UT, 내부 결함용), 자분 검사(MT, 철자성 재료의 표면 결함용), 액체 침투 검사(PT, 모든 재료의 표면 개방형 불연속성용) 및 방사선 검사(RT, 완전한 내부 영상 촬영용)입니다. 각각의 방법은 특정 유형의 결함을 대상으로 하며, UT는 재료 내부 깊은 곳의 다공성이나 포함물 발견에 탁월하고, MT와 PT는 표면 균열, 겹침(laps) 및 이음(seams) 검출에 특화되어 있습니다. IATF 16949 인증을 보유한 고품질 단조 업체들은 일반적으로 포괄적인 결함 탐지를 위해 여러 검사 방법을 병행 적용합니다.

2. 강철 단조품의 비파괴 검사는 무엇인가?

강철 단조품의 비파괴 검사는 부품을 손상시키거나 변형시키지 않고도 구성 요소의 무결성을 평가하는 검사 방법을 사용합니다. 시료를 파괴하는 파괴 검사와 달리, 비파괴 검사(NDT)를 통해 단조된 각각의 부품을 검사한 후에도 생산에 그대로 사용할 수 있습니다. 일반적인 기법으로는 내부 결함을 탐지하기 위한 1~5MHz 주파수를 사용하는 초음파 검사, 표면 결함을 위한 자분 검사, 균열 탐지를 위한 침투 검사 등이 있습니다. 이러한 방법들은 항공우주, 자동차 및 압력용기 응용 분야에서 강철 부품이 안전 요구사항을 충족하도록 보장하기 위해 단조 검사를 위해 특별히 개발된 ASTM E2375 및 A388 등의 표준을 따릅니다.

3. 일반적으로 사용되는 8가지 NDT 기법은 무엇입니까?

가장 일반적으로 사용되는 8가지 비파괴 검사(NDT) 기법은 다음과 같습니다: 시각 검사(VT)는 1차 검사 방법으로, 초음파 검사(UT)는 내부 불연속 결함을 위해, 방사선 검사(RT)는 완전한 체적 영상화를 위해, 자기입자 검사(MT)는 철자성 재료의 표면 결함을 위해, 침투 검사(PT)는 표면 개방 결함을 위해, 와전류 검사(ET)는 빠른 표면 스크리닝을 위해, 음향 방출 검사(AE)는 활성 결함 탐지를 위해, 누출 검사(LT)는 압력 경계의 무결성을 확인하기 위해 사용됩니다. 특히 단조 부품의 경우, UT, MT, PT 및 RT가 가장 자주 적용되며, 흔히 결합하여 사용하여 어떤 유형의 결함도 놓치지 않도록 합니다.

4. 어떻게 하면 부품이 단조인지 주조인지 구분할 수 있나요?

단조품은 주물과 구별되는 뚜렷한 특성을 가지고 있습니다. 개방 다이 단조는 일반적으로 단조 장비가 작업물을 성형한 부위에 공구 자국을 보이며, 반복적인 해머 또는 프레스 작업으로 인해 여러 개의 평면적 인상이 나타나는 경우가 많습니다. 내부적으로 단조 부품은 부품의 윤곽을 따라 형성된 방향성 입자 흐름을 가지며, 이로 인해 우수한 강도를 제공합니다. 반면 주물은 무작위적인 입자 구조를 가지며 응고 과정에서 발생하는 기공 패턴을 보일 수 있습니다. 비파괴 검사(NDT) 방법을 통해 이러한 차이점을 확인할 수 있는데, 초음파 검사는 입자 배향에 따라 서로 다른 신호 반응을 나타내며, 매크로 에칭(macroetching)은 단조 재료만의 특징인 흐름선(flow lines)을 드러냅니다.

5. 단조품의 내부 결함을 탐지하는 데 가장 적합한 NDT 방법은 무엇입니까?

초음파 검사는 우수한 투과 깊이와 체적 결함에 대한 높은 감도 덕분에 단조 부품 내부 결함을 탐지하는 주요 방법이다. 재료 두께와 결정립 구조에 따라 1~5MHz의 주파수를 사용하여, 초음파 검사는 부품 내부 깊숙이 숨겨진 다공성, 수축 공극, 불순물 포함물 및 수소 플레이크 등을 효과적으로 식별한다. 복잡한 형상으로 인해 초음파 검사 접근이 제한되는 경우, 방사선 검사는 보완적인 내부 검사 수단으로 활용된다. 중요 응용 분야에서는 종종 두 가지 방법을 함께 사용하는데, 초음파 검사는 평면 결함에 대한 높은 감도와 결함의 깊이 정보를 제공하며, 방사선 검사는 결함의 방향에 관계없이 결함을 포착하고 영구적인 기록 문서를 생성한다.