결함은 다양한 모양과 크기로 나타납니다.

결함 탐지는 매우 광범위한 주제입니다. 2022년 6월 품질 기사인 결함 감지 101에서 이에 대해 작성할 때 저는 결함이 무엇인지 정의하는 데 중점을 두고 결함을 감지하는 데 사용되는 일반적인 비파괴 테스트(NDT) 방법에 대해 논의했습니다. 제가 이전에 사용한 정의는 "불연속이라고 판단되지만 거부 한계를 초과하지 않는 표시"였습니다. 이 정의는 허용 오차 및 허용 한계가 정의된 NDT 프로그램 범위 내에서 쉽게 해석될 수 있습니다. 그러나 사용된 검사가 균열, 수축, 다공성 등과 같은 일반적인 결함 유형을 감지하려고 하지 않는 경우에는 다르게 해석될 수도 있습니다.

결함은 다양한 모양, 방향 및 크기로 나타날 수 있습니다. 이는 사소한 재료 차이, 표면 결함 또는 구성 요소에 있거나 구성 요소에 있어서는 안 되는 모든 것일 수 있습니다. 결함의 원인은 다양한 소스에서 발생할 수도 있으며 부품 내의 어느 위치에나 있을 수 있습니다. 이로 인해 결함을 찾기 위해 다양한 검사가 개발되었습니다. 결함 탐지는 매우 어려울 수 있으므로 전체 부품 범위를 제공하려면 여러 검사를 조합하거나 매우 구체적인 검사를 수행해야 하는 경우가 많습니다.

특정 결함 유형이 발생하는 것으로 알려진 경우에는 일반적이지 않은 여러 유형의 규정된 검사 방법이 사용됩니다. 이러한 유형의 검사가 이 기사의 초점입니다. 예를 들어, 중성자 방사선 촬영(N-ray)은 터빈 부품에 남아 있는 세라믹 코어와 포탄에 있는 내부 폭발물의 적절한 분포 및 밀도를 모두 탐지하는 데 사용됩니다. 또 다른 방법은 X선 회절(XRD)입니다. XRD는 부품 결정학 방향과 제조 및 서비스 부품의 고유 및 잔류 응력 수준을 측정하는 데 사용됩니다. 이러한 특정 결함 유형은 현재 이를 탐지할 수 있는 다른 표준화되고 검증된 방법이 없기 때문에 이러한 방법을 사용하여 검사해야 합니다.

중성자 방사선 촬영은 표준 X선 NDT 방법의 많은 기본 특성을 공유하지만 X선을 사용하여 구성 요소와 상호 작용하는 대신 고에너지 중성자를 사용합니다. 중성자는 X선과는 전혀 다른 방식으로 물질과 상호 작용하며 이러한 차이로 인해 X선이 식별할 수 없는 결함을 탐지할 수 있습니다. 간단히 말해서 밀도가 높고 두꺼운 물질이 X선을 차단하고 흡수할 수 있지만 N선은 이러한 물질을 쉽게 통과할 수 있습니다. 반면에 X선은 플라스틱을 쉽게 투과할 수 있지만 N선은 그렇지 않습니다. 이러한 흡수 차이는 유리하게 사용될 수 있습니다.

터빈 부품 내의 잔여 세라믹 코어는 엔진에 심각한 손상을 초래할 수 있습니다. 세라믹 코어는 많은 터빈 부품의 내부 치수를 정의하며, 금속 합금을 주조하여 부품을 만든 후에도 세라믹 코어는 내부에 남아 있습니다. 이후 화학 공정을 통해 코어를 제거하지만 완전한 제거를 확인해야 합니다. N-ray는 이러한 확인을 제공할 수 있습니다. 이를 위해 부품의 외부와 내부를 가돌리늄이라는 물질이 포함된 용액으로 철저히 세척합니다. 가돌리늄은 중성자를 거의 완전히 흡수할 수 있기 때문에 사용됩니다. 가돌리늄 세척제는 존재할 수 있는 잔여 세라믹 코어를 완전히 덮고 함침시킵니다. 그런 다음 부품을 건조시켜 중성자 빔 앞에 놓고 필름이나 디지털 검출기로 중성자 방사선 사진이나 디지털 이미지를 캡처합니다. 그러면 N-ray 이미지에서 잔여 코어 물질을 쉽게 식별할 수 있습니다. N-레이에서 세라믹 코어 재료가 발견되면 해당 일련번호를 재처리할 수 있습니다. 그림 1은 터빈 부품의 내부 공동 내에 있는 세라믹 코어 재료를 보여줍니다.

탐지를 위해 N-ray에 의존하는 또 다른 고유한 결함은 대포/탄약탄에 내부 폭발 물질의 적절한 분포와 밀도입니다. 이 검사를 위해 탄약은 중성자 빔에 배치되고 이미지화되는 것만으로 제시됩니다. 중성자는 구성요소 내의 다양한 원소와 상호작용한 후 N선 이미지에서 해석되고 식별될 수 있습니다.