누설 시험 요점 정리

* 헬륨 누설 시험에서의 응답 시간 ( Response Time ) 이란 누설 검출기 출력기기 상에 지시가

나타나고 안정화 하는데 요하는 시간.

* 할라이드 토치 ( Halide torch ) 를 이용한 누설시험에서 공기중에서의 불꽃의 색상은 할로겐

가스가 누설되면 연한청색에서 녹색으로 변한다.

* 헬륨질량분석 누설시험에서 일반적으로 추적자 프로브법의 감도가 검출프로브법보다 약 100배

정도 우수하다.

* 시험체 주변에 할로겐 원소가 많은양이 존재하게 되면 할로겐 다이오드 검출기를 써서 시험체를

누설시험하려  검출기의 지시 바늘을 영점으로 조정하는데 있어서 잘 되지 않고 심하게 요동을 치

는 현상이 발생한다.

* 헬륨 누설시험에서 회복시간 ( Clean up time ) 이란 추적가스가 더 이상 시험 시스템에 흡수

되지 않을 때의 신호가 37%정도까지로 검출출력신호가 감소 될 때까지 걸리는 시간을 말한다.

* 표준 조건에서 기체의 운동을 설명하기 위하여 쓰이는 평균자유행로 ( mean free path )란

한 분자가 다른 분자와 충돌한 후 다음 충돌하기까지 이동하는 거리의 평균을 말한다.

* 헬륨누설검사에서 헬륨질량 분석기의 지시신호를 교정하기 전에 먼저 0으로 조정하는 것은

대기중의 헬륨 농도를 보상하기 위해서 이다.

* 할로겐 다이오드 프로브 검출법에서는 누설의 크기 측정을 고려하지 않는다.

* 헬륨 누설 시험의 스니퍼 프로브로 누설시험을 수행할 경우 시작전에 헬륨 질량 분석기의 작동

을 교정하기 위해 일반적으로 사용되는 표준누설의 종류는 ?

--- 침투형 표준누설 ( Permeation standard leak )

* 할로겐 누설시험중 할라이드 토치법의 특성은 발포누설시험만큼 빠른 탐상이 가능하고, 감도가

발포누설시험과 비슷하며, 대부분의 냉매 가스는 불연소성이다.

* 음향을 이용한 누설시험의 특징은 특별한 추적가스가 필요하지 않으며, 음향 검출기를 이용하

므로 기술의 숙련이나 경험이 필요하지 않고, 대기 중으로 누설이 존재하여 음파를 발생하면

최대 30m 거리에서도 측정이 가능하다.

* 할로겐다이오드 누설시험의 일반적인 검사속도는? 1 ~ 2인치/ sec

* 할로겐다이오드 누설시험법으로 누설검사시 추적가스의 농도는 체적에 대하여 최소한 10%가

되어야 한다.

* 발(기)포 누설시험에서 결함을 해석 및 평가하는데 검출 감도를 높이기 위한 방법

- 깨끗한 액체를 사용하고 빛의 조도를 증가 시킨다.

- 기포 형성시간 및 작업자의 관찰시간을 증가 시킨다.

- Boiling(끓음), 시험용액의 오염등에 기인된 허위지시를 제거 시킨다.

* ASME Sec. VIII Div.1에서 규정된 수압시험은 대체로 최대 사용압력의 1.5배 이상에서 시행

하도록 규정 하였으며 여기에 해당하는 품목은 압력용기, 복수기, 열교환기 등이 있다.

* ASTM E 1003에 따라 수압시험할 때 보고서에 기록되지 않아도 되는 것은 누설지속시간 과

누설량 이다.

* KS B 6225에 따라 강재 석유저장탱크의 몸통은 배관을 접속하기 전에 물채우기 시험을 하는데

이때 저장 탱크의 최고 사용 높이 이상을 물채우기 높이로 한다.

* KS B 6210에 규정한 이음매 없는 강재 고압가스 용기의 기압시험 방법은 비수조식 수압시험장치

에 의해 규정된 압력을 가한 후 30초 이상 그 압력을 유지 하여야 한다.

* 진공상자 발(기)포 누설시험에서 사용하는 압력게이지의 적정범위 0~15psi

* 발(기)포 누설시험에서 감도에 영향을 주는 요인

- 누설 경계에서의 압력 차이

- 누설을 통과하는 추적가스의 종류

- 시험 표면의 조건

* ASME Sec. V에서 진공상자 시험법으로 시험을 수행할 때 시험체의 표면온도는 40°F ~ 125°F

이내 이어야 한다.

* 발포시험(bubble test) 에 미세한 누설결함을 검출하고자 할 때 누설시험용 용액을 시험면에 적

용하는 방법은 기포가 생기지 않도록 상대적으로 얇게 도포한다.

* 헬륨질량분석 누설시험에서 기체시료 분석의 바탕원리는 추적자 가스의 양이온들만 자기장 속에서

다른 가스들의 이온들과는 다른 곡률 반경을 갖는다.

* 누설측정시 검지가스를 희석시켜야 할 필요가 있다.

- 순수 가스를 사용 할 경우 많은 비용이 든다.

- 낮은 농도의 가스를 쓰면 좀더 안정되고 선형적인 기기 응답을 얻는다.

- 가연성 가스는 폭발 또는 인화의 위험이 있기 때문이다.

* 가열 양극 할로겐누설검사법의 장점

- 대기압 하에서 작업할 수 있다.

- 기름에 막혀있는 누설을 검출할 수 있다.

- 사용이 간편하고, 휴대용이며 능률적이다.

* ASME 규격에서 가장 감도가 낮은 누설검사법은 Bubble leak test 이다.

* ASTM E 499에서 검출프로브형 질량분석 누설검출기를 사용한 누설검사법

- 이 방법은 누설위치 검출이 가능하다.

- 이 방법에는 직접 프로빙( Direct probing) 과 집적 (Accumlation)법이 있다.

- 직접프로빙법은 대기압쪽으로 누설이 될 때에도 사용되지만, 검사면의 반대쪽은 추적기체로

가압되어야 한다.

* KS B 6225에서 규정한 강재 석유저장탱크의 물채우기 시험시 옆판의 각 부에 발생하는 1차 막의

응력은 재료의 항복점 또는 내구력의 90%를 초과하지 않도록 한다.

* KS B 6225에 의한 강재 석유저장탱크의 밑판, 에뉼러 플레이트의 용접부는 진공에서 누설시험을

하는데 이 경우 압력은 대기압보다 최소한 수은주의 400mm낮은 값으로 한다.

* ASTM E 1066에 의거하여 누설 검사를 할 경우의 검사압력은 설계압력의 75~150%이다.

* 0° = 273.15K = 459.6°F

K = 273.15 + ℃ = ( 459.6+°F ) / 1.8

°R = 화씨의 절대 온도 = 459.6 + °F

°F = 32 + ℃ * 9/5

°C = 5/9 * ( °F-32 )

* 보일의 법칙 - 온도가 일정할 때 일정량의 기체가 차지하는 부피는 압력에 반비례한다.

* 샤를의 법칙 - 압력이 일정할 떼 일정량의 기체가 차지하는 부피는 온도가 1℃ 변할 때 마다

0℃일 때 부피 1/273 씩 변한다. 즉 기체의 부피는 절대온도에 비례한다.

* 보일-샤를의 법칙 - 온도와 압력이 동시에 변하는 조건으로 하면 “일정량의 기체의 체적은

절대압력에 반비례하고, 절대온도에 비례한다.“ 것이다.

* 아보가드로의 법칙 - 표준상태에서 모든 기체는 1몰당 22.4ℓ의 부피를 갖으며 그 부피내에

원자 또는 분자수는 6.023*1023 개다.

* 돌턴의 분압법칙 - 완전기체의 혼합가스가 나타내는 전체압력(전압)P는 각 성분 가스의 하나

하나가 나타내는 압력(분압)과 같다.

* 점성 유동 - 대기압 또는 대기압 이상에서 기체의 누설로 프로브 운용하는 기법에서 나타남

* 분자 유동 - 진공시험 조건하에서 주로 발생한다.

* 천이 유동 - 진공과 대기압이상의 압력사이의 조건하에서 발생한다.

* 가압 시험(Pressure testing) - 시험품 내부를 추적가스와 합께 압력을 가하고 시험품의 외부

에서 검출기를 이용하여 누설 부위를 검사하는 것

* 가연성가스(burnable gas) - 폭발범위 하한이 10%이하 이거나 폭발범위 상한과 하한의 차가

20% 인 가스

* 게이지 압력(gage pressure) - 절대압력과 대기압력의 차이를 나타내며, 진공법에서는 거의

적용하지 않는다.

* 유사 누설(virtual leak) - 흡입가스의 느린 배출로 인한 진공시스템에 있어서의 허위누설지시

* 기포누설시험(bubble test) - 시험품에 가압(감압)을 유지하고 누설부위에서 기포를 형성시켜

검사하는 방법

* 농도(concentration) - 총 체적에서 하나 또는 그 이상의 가스들이 차지하는 부분의 체적

* 누설(leak) - 경계의 한쪽 면에서 반대 면으로 가스나 액체가 통과할 수 있는 경계에 존재하는

구멍이 홈

* 누설 감도(sensitivity of leak test) - 규정된 조건하에서 검출 할 수 있는 기기, 방법, 시스템의

최소 누설율

* 누설율(leak rate) - 규정된 압력 및 온도에서 단위 시간당 누설부위를 통과한 가스나 액체의 양

* 동적 누설 시험(dynamic leak test) - 추적가스가 들어있는 챔버가 연속적으로 펌핑되면서 검출기

에 흡입하여 검출하는 방법

* 루섹(lusec) - 영국에서 사용하는 누설율의 단위이며, 자체로 누설율의 단위가 된다.

* 배경신호(background signal) - 잔류된 추적가스나 검출기의 응답요인에 의한 누설검출기의

변화된 신호

* 배기방출(bake out) - 펌핑공정 중에서 진공시스템의 열에 의해서 가스가 방출되는 현상

* 분사 프로브(spray probe) - 진공시험 하에서 시험품 외부에 추적가스를 직접분사하는 장치

* 탈진공(out gassing) - 진공시스템에서 모든 가스가 방출되는 현상

* 알카리이온 다이오드(alkali ion diode) - 할로겐가스의 검지기로서 할로겐가스가 양극과 음극

에 이르면 전류가 증폭되어 누설을 검출할 수 있는 장치

* 응답시간(response time) - 누설검출기나 누설시험 시스템에서 출력신호가 최대 신호에서 63%

감소되는 시간, 즉 출력기기상에 지시가 나타나고 안정화 하는데

요하는 시간.

* 음향누설시험기(audio leak indicator) - 누설부위에서 발생하는 기체의 주파수를 음향의 신호로

바꾸어주는 누설검출기

* 이상 기체(ideal gas) - 완전기체로서 표준상태에서 보일의 법칙과 샤를의 법칙을 만족하는기체

* 질량분석기(mass spectromenter) - 필라멘트의 전자빔에 의해 이온화되어 생성된 이온이 자장을

통과할 때 질량차이로 서로 다른 원 궤도를 나타내므로 궤적에

맞는 이온만을 검지할 수 있는 기기 보통 헬륨 사용

* 최소검출누설율(minimum detecable leak ratio) - 주어진 시험시간, 압력에서 단위 시간당 최소로

검출할 수 있는 누설율

* 추적가스(tracer gas) - 규정된 누설검출기에 의해서 감지할 수 있는 누설부위를 통과하는 가스

* 침지시험법(bumb test) - 시험품을 가압탱크에서 추적가스로 가압한 후 시험품 바깥쪽을 진공배기

하여 검사하는 방법

* 표준누설(standard leak) - 누설검출기를 교정하고 조정한 상태에서 어떠한 누설 검출기나 누설시스템

에서 허용된 추적가스의 양

* 프로브(probe) - 끝 부분에 하나의 미세한 홀이 있어 누설된 추적가스를 직접 흡입하는 기기

* 프로브가스(probe gas) - 시험부위의 미세한 누설부위에서 발생하는 가스

* 할로겐가스(halogen gas) - 불소, 염소, 브롬, 요오드 및 이들의 혼합 성분가스를 총칭함

* 할로겐누설검출기(halogen leak detector) - 할로겐 추적가스를 검지할 수 있는 누설검출기

할라이드 누설검출기라고도 하며 가열 양극에서 양

이온의 증가로 음극에서 전류가 증폭되어 검출하는

기기

* 허위지시(hang up) - 진공시스템 누설검출기에서 추적가스가 흡입, 배기 할 때 나타나는 허위지시

형태의 신호 지시

* 헬륨누설검출기(helium leak detector) - 추적가스로 헬륨을 사용하는 검출기

* 유동률(flow rate) - 누설부위에 있어서 단위 시간당 통과된 물질(유체)의 양을 측정한 수치, 즉 단위

시간당 압력의 변화에 의해 누설된 유체의 체적을 말함 단위는 Pa.㎥/s이다

* 흡착(absorption) - 고상 또는 액상의 내부에 가스가 접촉(유입)되는 현상

* 가압발포액법(liquid - film) - 가압된 시험품의 외부표면에 얇은 막의 발포액을 적용하여 누설위치

검사하는 방법이며 비누거품법이라고 알려져 있다.

* 진공상자법(vaccum box technique) - 압력용기의 밑판등 시험품을 가압할 수 없을 때, 대형부품의

국부적인 용접부위 검사를 위해 사용하며 진공상자 내부를 감압

시켜 진공상자 쪽으로 누설되는 기포를 관찰하는 방법

* 침지법(liquid immersion) - 액상의 용액에 침적해서 검사하는 방법 가압된 시험품이나 시스템은

시험용액 내부에 놓여진다. 기체의 누설이 존재 한다면 기포가 형성되어

수침조의 표면 쪽으로 기포가 발생.

* 기포 누설시험의 장단점

지시의 관찰이 용이하고 누설위치 판별이 빠르다	감도가 높지 않다
가격이 저렴하고, 안전하다.	정확한 교정수단이 없다
기술의 숙련이나 경험이 크게 필요하지 않다	매우 크거나 매우 작은 누설검사 곤란
실제지시의 구별이 쉽다	주변 환경에 영향을 받는다
장비가 충분히 갖추어 기술축적 있으면 감도증가	발포액의 특성에 좌우된다.
큰누설을 쉽게 찾을 수 있다
프로브나 스니퍼가 필요없다
한번에 전면을 검사할 수 있다

장점                                          단점

* 발포액법 누설감도 10-5 pa.㎥/s 를 초과하는 누설율 및 누설 위치를 측정할 수 있다.

* 진공상자법 누설감도 10-2 ~ 10-3 pa. ㎥/s 이다.

* 침지법 누설감도는 시험실 경우 10-8 pa. ㎥/s 정도이나 현장에서는 10-6pa. ㎥/s 정도 이다.

* 할로겐 추적가스 사용시 고무재료나 플라스틱 튜브 재료는 가급적 피하는 것이 좋다

이러한 재료들은 할로겐 추적가스를 쉽게 흡수하여 허위지시를 나타낼 수 있다.

* 전자 포획 할로겐 검출기의 특성

- 가열 양극법과 비교하여 전자포획법의 주요장점은 교정이 안정적이다.

일시적으로 감도가 감소될지라도 과노출이나, 사용하는 정도에 따라 교정이 변하거나

장비가 손상되지 않는다. 다른 장점으로는 구성물질에 해가 되는 가열 전극이 없다는 것

이다. 전자 포획법을 기준으로 하는 누설 검출 기기는 대기중에 존재하는 불순물을 검출

하는 데 낮은 감도를 갖는다. 이 방법은 또한 10-12pa. ㎥/s 정도의 누설율 검사를 위한

추적가스로서 sulfer hexafluoride ( SF6 )를 사용하면 특별히 효과적이다.

* 할로겐 누설시험방법 ( ASTM E-427 )

- Method A : 스니퍼법 ( 직접주사 - Direct sniffing ) : 대기중 할로겐 오염 무시

- Method B : 스니퍼법 ( 직접주사 - Direct sniffing ) : 대기중 할로겐 오염 고려

- Method C : 쉬러드법 ( Shroud test )

- Method D : 쉬러드법 ( Shroud test ) : 할로겐 여과 필터 사용

- Method E : 적분법 ( Accumulation )

- 방법 A 표준누설 검출 : 직접 접촉법으로서 가장 간단한 시험 방법이다.

할로겐 추적가스 압력차가 시험되어지는 압력경계에서 발생되고,

스니퍼 누설검출기를 가지고 대기압 쪽에서 검사되어진다.

- 방법 B 비례누설검출 : 방법A와 비교하여 순수한 공기를 가진 요구된 추적가스의 흐름을 제외

하고는 본질적으로 같다.

이 방법은 방법A의 범위를 넘는 큰 누설은 이 방법으로 정확하게 찾을

수 있는데 대기중의 할로겐이 100배 까지 증가 될 수 있는 경향이 있다.

- 방법 C 쉬러드법 : 최대 직경 5㎝ (2인치), 최대길이가 10m를 넘지 않는 제품을 누설검사하는데

사용되는 기법으로 대기중의 할로겐으로부터 검출기를 격리할 수 있고 순수한

공기를 제공할 수 있다.

- 방법 D 쉬러드법 (여고필터 사용) : 침지법에서와 같이 트랜지스터와 같은 소형 다량 생산품 검사

에 유용한 방법이다. 이 방법은 덮개 위쪽부분은 항상 열려있고

할로겐 스니퍼 누설검출기는 아래쪽으로부터 시험품을 검사한다.

대기중의 할로겐은 층상의 공기커튼에 의해서 유입이 차단된다.

- 방법 E 적분법 : 큰 체적의 시험품을 검사하는데 적당하며, 방법 C 방법과 약간은 비슷한 방법

일정기간동안 챔버 내에 축적된 누설량을 측정할 수 있다.

* 헬륨 추적가스

- 헬륨은 1868년 Locker에 의해 태양 주의의 증기에서 발견 되었다 헬륨은 화학적인 불활성 가스

중 가장 가볍고, 원자량은 4이다 특별한 온도에서 헬륨분자는 수소를 제외한 다른 가스들 보다

높은 입자속도를 갖는다. 그러한 이유로 헬륨은 대부분의 다른 추적가스들 보다 빠르게 누설부위

를 통해서 확산할 수 있으며 금속제품에 해를 입히거나 부식시키지 않는 가스이다.

* 헬륨질량분석기는 대기 중에서 1/107 정도의 헬륨가스를 검지할 수 있다. 헬륨누설검출기의 높은

감도로 인해 5 * 10-12 pa,m3/s의 범위에 있는 최소 헬륨누설을 측정하고 검출할 수 있다.

* 헬륨질량분석기 누설검사 제품

- 반도체와 집적회로, 소형밀봉제품, 전자제품, 극저온 장치, 진공장치, 대형 냉방장치, 열교환기

원자로 압력용기, 배관, 대형 고에너지 입자 가속기의 고진공 영역

* 질량 분석기의 일반적인 기능

- 시험품의 누설로부터 기기의 진공 챔버 내로 추적가스를 펌핑한다.

- 전자충돌에 의해 가스분자를 이온화 시킨다.

- 질량비에 따라서 양이온을 규정하고 분류한다.

* 추적 프로브법 ( 진공 분무법 ) 시험조건

- 헬륨가스가 대기의 위쪽으로 확산하기 쉽기 때문에 시험품의 상부에서 하부로 프로브 진행을 유지

시킨다.

- 시험품의 밀봉부위를 유기재료로 사용한 경우 헬륨가스가 흡착하여 허위누설을 나타낼 수 있으므로

헬륨가스를 분사 후 압축공기를 내뿜어 재료 부분의 헬륨가스를 제거 한다.

- 헬륨가스의 축적이 없도록 환기시설을 설치한다.

- 복잡한 형상의 시험품은 진공 후드법으로 한다.

- 누설이 검출되는 경우 헬륨가스의 분무방향을 바꾸어 최대 누설량을 측정한다.

* 진공 후드법

- 시험품 내부를 진공으로 배기하고 시험품 바깥쪽을 후드로 덮는다. 그리고 후드내에 헬륨가스를

채우고 시험품 내에 누설된 헬륨가스를 검출하는 방법이며 진공 외복법이라고도 한다.

이 방법은 누설량은 알수 있으나 누설 위치를 알 수 없는 단점이 있다.

* 응답시간

- 후드법에서 응답시간과 세정시간을 결정하기 위한 많은 변수들이 있지만 시험품의 용적과 펌프의

실효 배기속도와의 관계를 이용 진공시스템에서의 실제 응답시간을 알수 있다.

V                      T : 응답시간 ( S )

T =                          V : 시험품의 용적 (㎥)

S                      S : 펌프의 실효 배기 속도 (㎥/s)

* 진공 적분법

- 이 방법은 진공후드법과 형태에 있어서 비슷함을 갖고 있다. 이 방법은 시험품 내를 진공으로

배기하고 헬륨가스를 넣고 봉한 후드로 시험품을 덮고 일정시간 경과 후 시험품 내에 모인

헬륨가스를 검출하는 방법이다.

* 검출 프로브법 ( 가압법 )

- 추적 프로브법과 비교할 때 압력경계를 기준으로 시험품 내부를 진공으로 적용하지 않고,

헬륨추적가스를 이용 가압한다. 따라서 시험품의 시스템의 외부표면 또는 검사 영역에서

프로브를 이용 누설되는 헬륨가스를 흡입시켜 측정한다.

- 대기압 보다 높은 압력에서 누설검사를 실시할 경우

- 모양이 복잡하여 시험개소를 피복할 수 없는 경우

- 가압 적분법에서 큰 누설이 있는 경우로서 그 누설 위치를 찾는 경우에 효과적이다.

* 검출 프로브법 감도에 영향을 주는 인자

- 검사자의 기량과 경험

- 시험 경계에서의 압력차

- 시험품 내부에서의 헬륨 추적가스의 농도

- 스니퍼 프로브의 주사속도

- 프로브와 시험품 표면과의 거리

- 스니퍼 호스의 직경과 길이

- 질량 분석기의 검지 전극내의 압력

- 큰 누설로 인한 공기 중 헬륨 추적가스의 오염

- 주변환경 : 강한 바람으로 인해 누설부위에서 헬륨추적가스의 확산

* 가압적분법

- 가압적분법은 시험품 내에 헬륨가스를 넣고 시험품의 일부 또는 전부를 후드로 덮어 시험품의

바깥쪽으로 누설되어 나오는 헬륨가스를 스니퍼 프로브로 흡입하는 누설를 검출하는 방법

* 흡입법 ( suction cup )

- 시험품 내에 헬륨가스를 넣고 바깥쪽으로 누설된 헬륨가스를 시험품에 눌러댄 suction cup

으로 흡입 헬률가스를 검출하는 방법이다.

- 대형 진공용기의 제조과정에서의 공정중 확인검사

- 국부적인 누설유무의 확인 검사 시에 효과적이다.

* 진공 용기법 ( bell-Jar )

- 시험품을 진공용기에 넣고 시험품의 내부 (또는 외부)에 헬륨가스를 넣어 시험품의 내부

( 또는 외부 ) 를 배기하여 시험품의 외부 (또는 내부)로 누설되는 헬륨가스를 검출하는 방법

이 방법을 적용할 수 있는 제품들은

- 가늘고 긴 관제품으로 진공법으로는 conductance 가 작게 되어 높은 검출 감도가 얻어지

지 않을 때

- 제일 먼 곳에 부착된 교정 누설에서의 반응이 수분 이상 걸릴 때

- 외부가 진공 내부가 대기압에서 사용되는 제품일 때

- 이중 진공용기로 이 방법 이외에는 누설을 확인할 수 없을 때

- 내부가 헬륨가스로 밀봉되어 있는 용기일 때

* 침지법

- 시험품에 헬륨가스를 스며들 게 한 후 시험품의 바깥쪽을 배기하여 시험품의 바깥쪽으로 누설

된 헬륨가스를 검출하는 방법이다.

* 최소검출 누설율

- 명백하게 판독 할 수 있는 출력지시상의 신호 증가가 나타나는 누설비

* 헬륨질량 분석기시험 감도에 영향을 주는 인자

- 시험시간

- 진공시스템의 체적

- 시험경계 주위의 헬륨추적가스의 농도

- 진공시스템의 압력

- 질량분석기의 검지 전극내의 압력

- 질량분석기와 진공 시스템 사이의 연결위치, 길이, 크기

- 진공시스템 내의 헬륨

- 표면 처리상태 및 재질 조성

- 전원공급의 안정성

- 시험품의 조도

* 최소 검출 누설율 계산식

Q = xkvp / tHPt

Q : 총 누설율 ( pa.㎥/s )

H : 시험경계의 헬륨농도 (몰분율)

P : 진공시험용적의 절대 압력( pa )

Pt : 누설검출기 검지 전극의 절대 압력 ( pa )

v : 시험 체적 (㎥)

t : 유지시간 (s)

k : 시스템 교정지수

x : 출력신호량

* 누설검출기 감도 계산식

누설율

감도 =             * Kt ( 온도 보정 상수 로 섭씨일 때 3% )

출력신호

* 압력변화시험

- 이 방법은 시험품을 가압 또는 감압하고 일정시간 경과후의 압력변화에 따라 누설량을 측정하는

방법이다.

-가압법 : 시험품 내를 기체를 이용하여 가압하고 시험품 내부로부터 외부로 누설되는 기체에

의해 압력이 변화하는 상태를 압력계로 측정하는 방법이다.

-감압법 : 시험품 내부를 감압하고 시험품의 외부로부터 누설되는 기체에 의해 시험하며, 시험품

의 압력이 대기의 압력보다 100 ~ 7601 mmHg의 압력차가 있는 상태에서 시험한다.

* 가압 기체

- 공기와 질소가 누설시험과 누설량 측정에 있어서 일반적인 가압유체로서 사용되어지며 압력경계

부위에서 압력차이를 발생시키기 위해 제공되어진다.

* 유체 ( 기체상, 액상 ) 의 압축율

- 기체상은 압축성이 있는 것으로 간주되고 액상은 비압축성으로 간주되는데 엄밀히 말해서 모든

유체는 어느 범위까지는 압축성을 갖는다. 비록 공기가 압축성 유체로 간주될 지라도 흐름에

대한 압력 그리고 강도변화가 너무 작아 비압축성으로 간주되어질 수도 있다.

오일이나 물과 같은 액상은 대부분의 경우 비압축성으로 고려되어진다. 다른 경우에 있어서

그러한 액상의 압축성은 중요한 요소가 될 수 있는데 물과 다른 액상을 통과하는 음파의 진행

을 나타 낼 때 그러한 압축파는 압축성과 액상의 탄성도에 의존한다.

* 정하중 시험기 ( dead weight tester )

- 정하중 피스톤 게이지는 압력측정을 위한 교정표준을 설정해 준다. 압력 또는 단위면적당 실리는

힘은 실린더의 설정지역에서의 일정무게에 의해서 제공되어진다. 측정되어지는 유압은 무게를

들어올릴 수 있는 충분한 힘을 갖는 피스톤의 일부분에 대한 값이다.

* 기압계 ( Manoment )

- 마노미터는 액상원주 무게를 이용 수기압을 비교 측정하는 기기이다. 측정되어지는 압력의

정밀도는 유체원주의 무게의 편향, 관찰되어지는 원주의 높이등에 의존한다.

* 수정마노미터 ( quaryz manometer )

- 압력차이가 발생할 때 회전하는 나선형 버돈튜브에 의해서 압력을 측정한다. 수정은 완전한

탄성재질이고, 압력측정진동자는 열팽창을 방지하고 열적특성의 장점을 보호할 수 있도록

조립되어 있다.

절대압력을 측정하는 수정 마노미터에 있어서 버돈튜브는 약 0.1pa의 절대압력으로 영구적인

진공상태에 있다.

* 건구 온도측정 ( dry-bulb temperature )

- 건구온도를 측정하기 위하여 저항온도계가 사용되며 대형 구조물의 압력변화 시험에 있어서

일반적으로 사용되는 온도센서는 최소의 기계적 변형을 위해 열처리하고 나선형으로 감겨져

있으며 동선의 온도감지 요소가 내장되어 있는 100Ω의 구리 열저항 검출기 이다.

* 이슬점 ( Dew point ) 온도 측정

- 이슬점 온도는 압력변화시험을 하는 시험용적 내부공기에 존재하는 수증기의 양을 직접 지시한다.

만일 온도가 이슬점온도로 감소된다면 습기는 고상 표면에 응축할 것이고 함유 기체로부터 일시적

으로 제거되어진다. 함유공기에서 습기의 증발에 기인된 증기압은 누설율 시험에 사용되는

압력 측정기기에 의해서 전압 측정을 위해 더해준다. 두가지 형태의 이슬점 온도 측정기가 사용

되는데, 열전자 냉각 장치가 설치된 저항센서 와 산화알미늄 콘덴서 타입 센서이다.

* 이슬점온도와 수증기압의 영향

- 압력변화나 유동률 누설시험(flow-rate) 에 의한 누설량을 측정하기 위해 시험시스템이 가압 되는

동안 수증기의 분압은 함유된 공기의 전압에 비례해서 증가되어진다. 그런 이유로 습도와 관련된

이슬점은 가압하는 동안에 증가되기 때문에 가압하는 동안 에어 드라이어를 사용하도록 권고

되어 진다.

* 기체압력 ( 전압, 수증기압 )

- 압력변화시험에 사용되는 공기, 질소 기타 다른 가압 기체는 압력, 온도, 체적과 관련된 이상기체

법칙을 만족해야 하는데 가압 기체에 포함된 수증기는 이상기체법칙을 따르지 않는다. 누설시험

동안 측정된 기체압과 같아지도록 이상기체쪽에 수증기 분압을 더해 준다.

* 가압법에서의 감도

- 압력변화량의 최소 검출 크기를 나타낸다. 정적압력은 누설시험하는 동안 초기, 시험도중, 마지막

에 측정되어지며 이러한 정적 누설감도는 시험시간, 압력측정기기의 정확성과 감도에 크게 의존

한다. 온도변화나 outgassing의 영향이 없고 시험시간이 충분히 길다면 보다 우수한 감도를

얻을 수 있다.

* 압력변화 시험의 장점

- 대형 압력용기나 체적을 갖는 시스템일지라도 압력게이지를 이용 누설검사를 할 수 있다.

- 특별한 추적가스가 필요하지 않다.

- 반면 시험 시간이 보다 길어지고 보조기법을 사용하지 않는다면 누설위치를 찾을 수 없다.

* 절대압력 ( 진공압력 )

- 진공의 개념은 지표면의 대기에 가해지는 압력과 관계가 있다. 대기압은 해수면 이상의 특별한

위치에서 단위 면적당 가해지는 대기의 무게이다. 고도가 증가할수록 압력은 절대압력이 ‘0’

이 될 때까지 즉 진공이 될 때까지 점진적으로 감소할 것 이다.

* 유동율 측정원리

- 시스템이나 제품의 내 외부로 흐르는 기체의 유동률을 측정함으로써 누설의 크기를 결정하는

방법이다. 유동률은 고정된 시스템 압력이나 압력변화율을 비교 할 수 있는 유압계(flowmeter)를

이용하여 측정 할 수 있는데 유동률 측정 누설시험은 대략 두가지 방법으로 나눈다.

- 배기된 기체의 체적이나 기체 유동율의 측정과 관찰

- 압력의 변화량이나 압력에 의존하는 시스템의 가압이나 진공 중에 펌핑가스의 영향 분석을 이용

한 관찰기법으로 누설시험 할 때 누설량이 측정되어진다.

* 유동율 측정법의 특성

- 대형 시험품에 적용하기에 좋은 방법으로서 누설량을 측정할 수는 있지만 누설위치를 찾기에는

부적장하고, 소형 밀봉제품의 총 누설량을 측정하는데 사용하기도 한다. 가압, 진공 가능한시스템

대형 밀봉시험품등의 총누설량을 측정하는데 사용할 수 있다.

* 암모니아 누설검사

- 자주색 브롬 염료 ( brom cresol purple dye ) 는 암모니아 추적가스와 함께 누설 검사시 화학

적인 반응물로서 사용된다. 염료는 분무나 솔질로서 압력용기의 용접부 외부표면에 적용하며, 염료

가 건조되면 노란색 분필가루 같은 코팅막으로 변한다. 시험하는 용기는 암모니아 가스로 가압한다.

만일 누설이 존재하면 분말의 색깔이 밝은 노란색에서 선명한 자주색으로 변하여 지시모양을

나타난다. 시험후 검사제(염료)는 공기, 물또는 청결한 천으로 제거 될 수 있다.

* 암모니아 변색법의 주의 사항

- 순수 암모니아 가스는 습기가 있을 때 황동이나 구리와 반응하기 쉽다.

- 목재, 토양, 콘크리트 등 흡수성 재질의 경우 암모니아 가스가 여기에 함유된 수분에 흡수되어

균일하게 공급되기 어렵다.

- 검지제의 반응이 민감하여 대하중의 타액가 담배연기에서도 검지제의 색이 변하므로 외부 환경에

주의해야 한다.

- 암모니아 가스의 폭발한계는 공기중 15 ~ 28 % 이므로 특히 주의 해야 한다.

- 대량의 암모니아 가스를 사용할 경우 작업자의 산소결핍과 악취로 인한 인체에 영향을 미칠 수

있으므로 주의해야 한다.

* 암모니아와 혼용할 수 있는 추적자

- 염화수소(hydrochloride : HCL) : 증기는 염산(hydrochloride acid)의 개방된 용기나 염산을 적신

가제를 이용하여 누설부위의 공기를 측정함으로서 사용된다.

- 아황산가스(sulfur dioxide, SO2) : 황 촉광(sulfercandle) 에 기인된 아황산가스를 이용하는방법

암모니아가스와 아황산가스가 혼합되면 흰색의 황화암모늄 연기

가 발생한다.

- 이산화탄소법 ( CO2 ) : 염화수소나 아황산가스보다 감도는 떨어지지만 제품과 인체에 무해한 장점

을 가지고 있다.

* 음향누설검사의 원리

- 가압시스템에서 누설위치를 찾기 위해 적용되어진다. 유체누설은 고속도의 흐름이나 거친흐름에

의한 누설을 통해서 유체가 흐를때 음파를 발생시키고, 이러한 음파는 누설개소 주변의 대기를 통

하거나 용기구조를 통하거나 가압유체의 중앙부위를 통해서 전달되어질 수 있다.

기체에서 발생된 진동은 지향성이 있는 마이크로폰이나 음향 프로브를 이용 진동 근원으로부터

거리에 따라 검사되어질 수 있는데 시스템을 통과하는 공기나 다른 유체로부터 거리에 따른 누설

위치 검사는 소리의 강도에 따라 특별한 소리 근원의 방향을 조정하고 지향성 프로브를 가지고

누설이 예상되는 지역에서 스케닝 하여 찾을 수 있다.

- 누설과 음향센서 사이에서 음의 감쇄를 발생시키는 소리흡수 재질이나 소리의 경로를 막는

환경을 피해야 한다.

- 본래 누설근원의 음으로부터 sound echo 를 제공하는 판상, 경화표면같은 재료는 소리를

반사할 수 있다는 것을 인식해야 한다.

* 음향누설검사에 영향을 주는 인자

- 검출기 감도

- 검출기 선택

- 음향 감쇄(차단)

- 유체의 점도

- 유체의 속도

- 압력의 차이

- 누설의 크기

* 음향누설검사 중 대형용기

- 대형용기는 용기 안쪽의 유체내에 40㎑의 연속적인 음을 발생시키는 발진기를 놓음으로서 가압

없이 시험할 수 있으며 관찰될 때까지 용기의 외부에서 음향 프로브를 이동시킨다.

* 음향누설검사의 장점

- 누설이 있을때 소리를 발생하기 위한 물리적 조건이라면 어떤 유체(액체, 기체, 증기) 에도 사용

할 수 있는 방법이다.

- 특별한 추적가스가 필요치 않다.

- 대기 중으로 누설이 존재하여 음파를 발생할 때 누설은 최대 30m거리에서 측정 가능하다.

- 초음파 검출기는 새로운 파이프 라인 제품 등에서 누설위치를 찾는데 효과적이다.

* 음향누설검사의 단점

- 잡음 신호가 발생될 때 이용이 어렵다.

- 관내의 통상적인 유체의 흐름을 음향 누설신호로 오인할 수 있다.

- 초음파 에너지 에코가 발생되기 쉽고 경화된 표면에서 반사되기 쉽다.

- 직접빔 인지 반사된 빔인지를 빠르게 판단할 수 있는 작업자의 숙련이 필요하다.

* 기체 방사성 동위원소법의 특성

- 밀봉되어진 다량의 전자제품을 동시에 침지 시킬 수 있고 누설경로가 막힐 염려가 없어 누설을

지나칠 가능성이 적다. 밀봉시험품 검사에 있어 다른 추적가스를 사용 할 때보다 2~6배 정도

빠르다. 다만 이 시험시스템은 10-6 pa.m3/s 보다 큰 누설율을 갖는 거대 누설을 검사하기 어렵다.

만일 밀봉된 제품에 있어서 누설구멍이 크다면 거대누설이 발생되어 방사성 가스가 제품내에 잔류

할 수 없게된다. 또한 계측건에 추적가스가 제품에서 탈출할 우려가 크고, 세척한 후 계수 할 때

까지의 시간이 길어지면 검사하기가 어려우며 인체에 해롭다.

* 기체 방사성 동위원소법의 주의 사항

- 방사성추적가스 시험법은 액상 침적 전에 이루어져야 한다. :누설 부위를 막을 염려가 있다.

- 흡수성 재질의 시험편은 허위지시를 만든다.

- 침지 후 베타선이 제거될 때까지 깨끗한 기체로 세척한다.

- Kr-85 기체로 시험한 밀봉제품을 재시험할 때에는 계측기로 감마선의 제거를 완전하게 한 후

침지 하도록 하고 가압후 30분 안에 계측해야 한다.

- 샘플링 검사든 전수검사든 한번에 침지 하도록 하고 가압후 30분안에 계측해야 한다.

- 유리, 금속, 세라믹 또는 복합물질로 표면이 코팅되어 있다면 시험 전에 Kr-85에 대한 표면

흡수율을 검사한다.

- 직접적인 인체조사가 없도록 신중을 기한다.

* 열전도율법(Thermal conductivity)

- 기체의 열전도율은 각각 종류에 따라 고유의 값을 갖는다. 혼합기체의 경우에는 그 혼합 비율

이 결정되면 열전도율도 결정할 수 있다. 따라서 성분가스의 종류를 알면 그의 열전도율을

측정함으로써 그 성분비를 구하는 것이 가능하다. O2와 N2 의 경우에는 열전도율이 거의 똑같기

때문에 공기 중에 포함되어 있는 다른 가스 성분을 알고 있을 때 그 양을 구할 수 있다.

가스의 열전도율은 열선 브리지법(hot-wire bridge)으로 측정하며, 필라멘트를 전기적으로 가열

시켜 기체를 노출시킨다. 누설에 의한 기체가 필라멘트에 접촉하면 기체가 갖는 열전도율에 따라

변하는 온도를 측정한다. 측정게이지는 열전대 게이지와 피라니게이지가 대표적이다.

* 전기 전도율법

- CO2, SO2, NH3 등과 같은 성분은 액체에 녹아 전기전도율을 변화시킨다. 따라서 녹은 용액의

전기전도율의 변화를 측정함으로써 누설을 측정하는 것이 가능하다.

예를 들어, CO2를 수산화바륨 수용액에 흡수시키면 Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O 가 되어

BaCO3 침전하여 Ba(OH)2 의 농도가 감소하기 때문에 전기 전도율이 감소된다.

* 반응열법

- 가연성 가스는 적당한 촉매와 더불어 적절한 온도에서 O2와 반응하여 H2O 나 SO2를 생성하게

된다. 이 때 발생하는 반응열은 가스의 종류에 따라 다르고 또한 그 가스의 농도에 비례하기

때문에 가스의 종류를 안다면 반응열을 측정하여 가스의 농도를 측정할 수 있다.

* 적외선 분석법

- O2,H2,N2,Ar 등의 대칭 2원자 분자, 단원자 분자를 제외한 많은 가스는 그 종류에 따라 다른

파장의 적외선 흡수대를 가지며 적외선이 입사한 경우의 흡수량은 램버트(Lambert)법칙에

의해 구할 수 있다. 투과된 적외선 강도를 I, 입사적외선 강도를 Io라 할 때

I = Io * e-acl

a= 흡수계수

c= 가스농도

l= 흡수관의 길이

이상의 원리를 이용하여 특정의 가스성분 분석을 행하는 방법으로 적외선 가스분석계는 흡수파장

을 선택하여 정성분석을 행하고 흡수량을 측정하여 정량분석을 할 수 있다.

* 전자 포획법

- 밀폐된 구조를 갖는 Cell에 Ni-63이나 H-3의 베타 선원을 장치하여 들어온 가스로 베타선을

포획하기 때문에 정상전류가 감소하는 것을 이용하는 방법으로 할로겐 검출기 시험에서 사용

하기도 한다.

* 가스 크로마토 그래피법 ( 색층분석법 )

- 실리카겔, 활성 알루미나 같은 고체의 흡착제에 보존성이 좋고, 안정한 발색시약을 흡착 건조한

것으로 그 일정량을 가는 유리대(내경 2~6mm) 에 충전하고 그 양 끝을 고정하여 유리관을 봉한

것으로 사용할 때에 그 양끝을 잘라 검지가스를 들여보내 착색의 모양으로부터 가스농도를 구하여

누설을 검사할 수 있다.

- 측장법 : 일정체적의 검지가스를 일정속도로 흘린 경우 착색층의 길이로부터 가스농도를 구하는

방법 염소, 아황산가스, 벤젠등의 검지관에 사용

- 측시법 : 일정길이의 착색층을 형성하는데 소요되는 가스체적으로부터 미량 가스농도를 구하는

방법

- 비색법 : 가스체적과 속도를 일정하게 하고 검지제를 착색시켜 착색도로부터 가스농도를 구하는

방법

- 비측용법 : 검지관에 들어가는 속도를 일정하게 하여 착색도를 형성하는데 소요되는 가스체적

으로부터 구하는 방법

* 침투 탐상제에 의한 누설검사

- 침투탐상검사는 비다공성 금속, 또는 기타재료의 표면에 개방된 결함을 검출하는데 효과적인 방법

이다. 이방법으로 검출할 수 있는 전형적인 불연속은 균열, 겹침, 기공등인데 검사면에 침투액을

적용하면 불연속으로 스며들어간다. 침투시간 경과후 과잉 침투액을 제거하고 현상제를 적용,

지시를 관찰하는 방법인데 이를 이용 관통된 누설을 검사할 수 있다.

특성)

- 누설위치 확인이 용이하다.

- 가압장치 등의 누설시험용 특수기구가 필요없다.

- 완성품이 되기 전의 상태에서도 간단한 누설시험을 한다.

- 모세관 현상을 이용하기 때문에 두꺼운 시험품에는 용이하지 못하다.

- 누설검사 방법 중 가장 간단한 방법이다.

* 수용성 용지와 알루미늄호일에 의한 검사

- 검사 부위에 수용성 용지위에 알루미늄 호일을 덮는다. 용지는 용접부위에 접촉되어 있고 용기

는 물로써 충전되어진다. 또한 용기의 외벽에는 전원을 공급한다. 누설이 존재한다면, 수용성

페이퍼는 용해되고 알루미늄 호일은 용기와 연결된 전기와 접촉한다. 저항지시가 변화되면 누설

이 존재한다는 뜻이다.

* 액상 염료 추적자 누설검사

- 적용

염료가 포함된 액체추적자를 이용한 누설검사는 시험품의 개구부 등의 불연속을 검사하는

액체 침투 탐상검사와 밀접하다.

누설검사에서 침투제를 시험품의 한쪽 면에 적용한 후 일정시간 경과하면 관통균열을 통과

하여 침투제가 반대면으로 이동한다. 이 때 흡출 분산 작용을 하는 현상제를 적용하면 쉽게

누설부위를 검출할 수 있다. 누설 검사에 쓰이는  액체추적자는 관통결함을 탐상하는 것으로

불연속적인 표면 개구부를 갖는 결함을 검출하는 침투탐상검사와 근본적으로 차이가 있다.

- 액상추적자의 특성

일반적으로 오일 또는 물과 같은 전달수단 또는 매개체와 구성물이다.

그리고 추적자는 누설지시의 가시성을 증가시키기 위한 액상의 매개체로서 혼합체인 것이다.

매개체로서 응축용액이나 희석된 염료의 색채대비 등은 감도를 조절하고 액상 추적자의 이용

을 편리하게 하기 위한 중요한 인자이다. 응축용액에서 강한 색채를 나타낼 수 있는 비형광

염색염료는 솔벤트와 접촉하면 광범위하게 희석시킬 수 있으므로 그들의 색채대비가 급속히

저하될 수 있다. 가시광선을 자외선으로 전환하여 해상도를 높일 수 있는 형광염료는 염색

염료보다도 훨씬 더 많은 효과를 나타낼 수 있다. 이 현상은 형광의 보다 큰 분해능과 어두운

배경에 대한 형광 누설지시의 밝기, 명암도 때문이다. 형광추적자(염료)를 사용할 때에는 백색

광선의 영향을 받지 않는 자외선등(black light)이 필요하다.

* 형광염료(fluorescent dye)의 구성

- 두 가지의 폭넓은 범주가 누설검사에서 추적자의 효과가 고려되어질 수 있도록 형광의 염료 적용

이 이루어진다. 이른바 증감염료(sensitizer dye)는 약 0.35% 또는 그 이상의 입자가 농축된 것과

액상막(liquid film)에서 강한 형광응답을 나타낼 수 있는 재료이다.

색채대비염료( color former dye ) 는 형광염료와 연계하여 염색의 응답을 부여하기 위한 목적으로

주로 증감염료와 혼합되어 사용되어진다. 단독으로 사용되어질 때 색채대비염료는 비록 형광추적자

만큼 때때로 효과적일지라도 얇은 막에서는 만족스러운 결과를 얻을 수 없다.

* 수상(water phase) 형광추적자

- 물은 가장 풍부하고 가격이 저렴하다. 추적매개체로서 물을 사용하는 것은 경제적인 면을 고려

한 것이다. 액상을 함유한 파이프 라인이나 탱크의 검사에 있어서 사용될 수 있다.

이 경우 유상(oil-phase) 추적자를 사용한다면 누설시험 후 유체를 작동하기전에 표면에 유상

추적자 막을 제거해야 하기 때문에 바람직하지 못하다. 수상사용되는 형광 추적자는 일반적으로

1/1,000,000 정도의 해상력이 크다.

* 탱크와 보일러제품에 대한 수상추적자의 적용

- 물베이스 형광추적자는 물 또는 증기시스템에서 미소누설을 검출하기 위해 자주 사용된다.

대형 용기인 경우는 물로서 완전히 충진 되었을 때 검출할 수 있다.  이 경우 충진용기는

일반적으로 사용할 때와 같이 물 또는 무게에 대한 응력이 작용된다. 응력은 표면으로 작용

하여 작은 누설을 쉽게 찾을 수 있고 압력을 가해준 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

파이프, 보일러 튜브, 밸브 그리고 대형용기 이외의 시스템 등은 압력을 가한 조건 하에서 검사

할 때 더 좋은 감도를 얻을 수 있다.

* 유상(oil-phase)형광추적자

- 추적염료는 방향성 오일에 가하는 잦은 점도의 솔벤트액을 매개체로 하는 이용법이다.

형광염료는 반드시 자연적으로 유용성(oil-soluble)이 있는 추적염료들을 사용한다. 대부분

유용한 유용성증감염료와 색채대비염료 등은 솔벤트에 쉽게 용해된다. 지방성분의 오일이나

증류액 등에서는 보다 더 잘 용해된다.

가장 효과적인 형광감도를 나타내는 것은 유용성 염료이다. 오일과 솔벤트에 용해될 수 있는

쿠마린염료(coumarin dye : 도료, 인쇄잉크의 안정제)는 액체 침투나 누설추적자로 사용된다.

그런데 실리톤, 플루오르 카본 등과 같은 매개체들은 유상형광염료인 쿠마린타입의 염료와

함께 사용하면 형광성을 저해할 수 도있다. 극히 미소누설인 경우 누설경로를 통하여 이동하는

액상추적자 염료의 양도 적을 수밖에 없다. 이러한 미소누설의 경우 누설경로를 통하여

이동하는 액상추적자 염료의 극히 얇은 막에 포함된 형광물질에 의존해야 한다.

추적자의 감도는 지시염료의 농도, 기능에 의해서 교정되고 측정된다. 형광 반응은 대략적으로

염료의 농도와 비례관계가 있다. 염색염료추적자를 이용할 때 일정한 누설조건에서의 검출능은

최소한 두 가지의 요소에 의존한다.

1) 누설경로가 짦은 시간내에 누설부위를 통과하는 액상염료추적자의 양을 평가할 수 있도록

충분히 커야 한다.(미세누설 불가능)

2) 염료의 감도(얇은 막에서의 감도)는 누설부위의 얇은 염료피막에서 형광 또는 염색반응을

위해 밝기가 충분해야 한다.

따라서 극히 미세한 누설검출에 사용되는 추적염료는 고감도의 특성을 지녀야 한다.

ASME Sec.V, Article 10 요점 정리

* 강제적 부록 I ~VII 방법과 특성요약

부록 I. 거품시험(Bubble Test) - 직접가압법(Direct pressure technique)

부록 II. 거품시험(Bubble Test) - 진공상자법(Vacum box technique)

부록 III. 할로겐 다이오드검출기 프로브시험법(Halogen diode detec색 probe test)

부록 IV. 헬륨질량분석기시험법(Helium mass spectrometer test)-검출기프로브법

(Detector probe technique)

부록 V. 헬륨질량분석기시험법 - 추적자프로브 및 후드기법(tracer porbe hood technique)

부록 VI. 압력변화시험(pressure change test)

* 강제부록 I 거품시험 직접가압법

- 특별히 규정하지 않는 한 시험가스는 통상 공기이다. 단 불활성가스를 사용할 수 있다.

불활성가스를 사용하는 경우에는 산소결핍환경의 안전 측면을 고려해야 한다.

- 거품 형성용액은 시험표면으로부터 이탈하지 않는 막을 만들고, 형성된 거품은 공기의 건조

또는 낮은 표면장력에 의해 급격히 소멸되지 않아야 한다. 가정용 비눗물이나 세제를 거품

시험용액으로 대신 사용하는 것은 허용되지 않는다.

- 시험시작전 최소 15분동안 시험압을 유지해야한다.

- 표준기법으로 시험할 피검체의 표면온도는 시험기간중 40°F미만 또는 125°F이상 이어서는

안된다. 시험중 40 ~ 125°F의 범위내에서 온도가 유지되어진다면 국부 가열 또는 냉각이 허용

- 평가

: 관련 코드 섹션에서 별도로 규정하지 않는 한 연속적인 거품형성이 전혀 관찰되지 않는 경우

그 시험범위는 합격으로 한다.

: 누설이 관찰된 경우 그 누설장소에 표시. 이어 기기를 감압하고, 관련코드섹션의 요건에 따라

누설부를 보수한다. 보수 완료후 그 보수부는 본부록의 요건에 따라 재시험한다.

* 강제부록 II 거품시험 진공상자법

- 직접 가압할 수 없는 내압부의 누설을 검출하는 것이다.

- 거품용액은 강제부록 I 와 동일

- 사용하는 진공상자는 편리한 치수의 것으로 개구저부의 반대쪽면에 창을 설치해야 한다.

- 진공상자 게이지는 0~15psi의 범위 또는 동등한 압력단위인 0~30in.Hg의 범위의 것이어야 한다.

- 표면온도 부록1과 동일

- 거품형성용액은 진공상자를 설치하기전에 전 시험부에 대해 흘리거나 분무하거나 솔질한다.

- 요구되는 국부진공도(차압)는 적어도 10초의 시험시간 동안 유지되어야 한다.

- 각각의 시험에 대하여 전회의 시험과 바로 다음 시험간에는 최소2인치의 진공상자 겹침되어야한다.

- 평가 부록 I과 동일

* 강제부록 III 할로겐 다이오드 검출기 프로브시험

- 할로겐증기가 양극에서 이온화하고 그 이온이 음극으로 모이게하는 가열백금원소와 이온집적판의

일반적인 원리를 이용한다. 이온형성에 비례하는 전류가 메타에 표시된다. 이것이 유일하게 인정된

형식의 장치이다. 이 방법은 누설부를 검출하여 그 위치를 알아내는 반정량적방법으로 정량적인

방법으로는 고려되지 않는다.

- 추적기체로 디클로로디플로로메탄이 권고되고 표에 나타난 다른 기체가 추적기체로 사용가능

상품명	화학명	화학기호
냉매-11	Trichloromonofloromethance	CCl3F
냉매-21	Dichloromonofluoromethance	CHCl2F
냉매-22	Chlorodifluoromethance	CHClF2
냉매-114	Dichorotetrafluoromethance	C2Cl2F4
Methylen Cholride	Dichloromethance	CH2Cl2

표 III . 1031

- 할로겐다이오드 검출기는 모세관누설표준으로 교정하기전에 전원을 넣어 장비 제조자에 의해

규정된 최소시간동안 예비 가동해야 한다.

- 장비는 모세관누설표준의 구멍앞으로 프로브끝을 통과시켜 교정한다. 모세관누설표준의 구멍

은 3.2mm 이내로 유지 되어야 한다. 주사 속도는 모세관누설표준으로부터 누설율 Q를 탐지할

수 있는 속도를 넘어서는 안된다.

- 관련코드섹션에서 달리 규정하지 않으면 다이오드 검출기의 감도는 시험전후 및 2시간이 넘지

않는 간격으로 감도측정되어야 한다.

- 관련코드섹션에서 달리 규정하지 않으면 할로겐 추적기체의 농도는 시험압력에서 근사적으로

체적의 10%이어야 한다.

- 시험하기 전에 시험압력은 최소한 30분간 유지되어야 한다.

- 요구되는 침투시간이 경과한 다음 프로브끝을 시험표면위로 이동 시킨다. 검출기 프로브끝은

주사하는 동안 시험표면으로부터 3.2mm안으로 유지되어야 한다. 교정시 보다 짧은 주사거리가

사용되었다면 주사거리는 시험을 위한 주사시에  그 간격을 초과해서는 안된다.

- 관련코드섹션에서 달리 규정하지 않으면 시험된 부분은 1*10-4 std cm-3/sec의 허용누설율을

초과하는 누설이 검출되지 않은 경우에는 시험영역을 합격으로 한다.

* 강제부록 IV 헬륨질량분광계시험 검출기 프로브법

- 고감도의 누설검출기는 서로 다른 압력의2부분으로 분리되어 있는 주위 또는 장벽에 있는 대단히

작은 개구부의 저압력측으로 유출하는 헬륨가스의 검출 또는임의의 혼합가스 중의 헬륨성분의

굴재의 판정을 가능하게 한다.

- 헬륨질량분광계 누설검출기는 미량의 헬륨을 감지하여 측정할 수 있어야 한다. 누설은 다음에

나타난 표시장치의 하나 이상의 것으로 표시되어져야 한다.

1) 메타 - 시험장치 위 또는 시험장치에 부착된 밀리암페아메타

2) 음향장치 - 가청지시음을 나타내는 스피커 또는 헤드폰

3) 표시등 - 가시표시등

- 장치의 감도는 최저 1*10-9 std cm3/sec/div 이어야 한다. 어느 교정에 있어서도 장치의 감도가

1*10-9 std cm3/sec/div 보다 낮은 경우, 그 장치는 반환, 세정 또는 보수하여, 이 감도가 얻어

질 때까지 재교정해야 한다.

실제 % 농도

Q = 1 * 10-4 *

100

- 위에 식을 이용하는 최대 누설율 Q 계산한다.

- 장치의 출력에서 지시가 나타나서 안정화하는데 요구되는 시간이 응답시간이고 이 시간은 시스템

교정중에 관찰되어야 한다. 검출된 누설의 위치를 정확히 찾아내는데 필요한 시간을 짦게하기 위해

가능한 짧은시간으로 하는 것이 바람직하다.

- 추적가스가 시험시스템에 들어오는 것을 정지했을때 표시된 신호의 37%까지 장치의 검출출력신호

를 감소하는데 걸리는 시간을 정화시간이라한다. 가능한 짦은시간으로 하는 것이 바람직하다.

- 시험에 앞서 시험압은 최저 30분동안 보지해야 한다.

- 관련코드섹션에서 특별히 규정하지 않는 한 1*10-4 std cm3/sec 의 허용률을 넘는 누설이 검출되지

않는 경우에는 그 시험범위는 합격이다.

*강제부록 V 헬륨질량분광계시험 추적프로브법과 후드법

- 추적프로브법의 경우 고감도 누설검출기가 서로 다른 압력의 2영역으로 분리되어 있는 감압된

주위 또는 장벽에 있는 대단히 작은 개구부의 고압측으로부터 유출되는 헬륨가스의 검출과 위치

를 알수 있게 한다.

- 후드법의 경우 고감도누설검출기가 후드로 가리워진 서로 다른 압력의 2영역으로 분리되어 있는

감압선 주위 또는 장벽에 있는 모든 대단히 작은 개구부를 고압력측으로부터 유출하는 전 헬륨

가스의 검출과 측정을 가능케 한다.

- 보조 펌프시스템 : 시험시스템의 크기에 따라 보조진공펌프시스템의 사용이 필요하게 되는 경우

최종적인 절대압과 그 시스템의 펌프의 속도능력은 요구되는 시험감도와

응답시간을 달성하는 데 충분한 것이어야 한다.

- 후드 : manifold에 대하여, 관통구를 갖는 플라스틱자주의 등의 적절히 에워싸는 것 또는 용기

- 진공게이지 : 진공시킨 시스템을 시험하고 있는 동안 그 절대압을 측정할 수 있는 능력이 있는

진공게이지 대형시스템용의 게이지는 입구로부터 펌프시스템 사이에 가능한한

멀리 떨어진 위치에 배치해야 한다.

- 교정용 누설 표준은 투과형 또는 모세관형의 표준중 어느 것이어도 된다.

- 장치의 감도는 최저 1 * 10-9 std.cm3/sec/div 이어야 한다. 어느 교정에 있어서도 장치의 감도

가 1 * 10-9 std.cm3/sec/div 보다 작은 경우, 그 장치는 반환, 세정 또는 보수하여 이 감도가

얻어질때까지 재교정 해야 한다.

- 관련코드섹션에서 별도로 규정하지 않는 한 시스템의 감도는 시험전후 및 시험중에는 2시간을

넘지 않는 간격으로 측정되어야 한다.

- 100% 헬륨의 교정누설표준을 가능한 경우에는 장치의 접속부로부터 기기까지의 거리를 가능한

한 띄어서 기기에 접속하여야 한다. 응답시간을 결정하기까지 시스템을 교정하는 동안 교정누설

표준은 개방한 상태로 두어야 한다.

- 응답시간이 결정된 후에 배경값(background) M2가 결정된다. 교정누설표준을 시스템에서 폐쇄

하고 장치의 읽은 값이 안정된때에 그 값을 기록한다.

- 초기의 시스템의 감도는 다음과 같이 계산된다.

CL

S1 =                 = std.cm3/sec/div

M1 - M2

- 시스템의 시험완료 후 기기가 후드아래 놓여있는 상태 그대로 교정누설표준을 폐쇄했을때의

장치의 출력을 읽은 값 M3을 측정한다. 다시 교정누설표준을 시험중의 시스템에 개방한다.

장치출력M4의 그 증가분을 다음과 같이 최종시스템감도계산에 이용한다.

CL

S2=                   = std.cm3/sec/div

M4 - M3

- 추적자 프로브법은 관련코드섹션에서 달리 규정하지 않는 한 1 * 10-5 std.cm3/sec의 허용률

을 넘는 누설이 검출되지 않는 경우, 시험한 부위는 합격이다.

- 후드법의 경우 관련코드섹션에서 달리 규정하지 않는 한 실 누설률 Q2가 헬륨 1*10-6std.cm3/sec

이하인 경우 시험한 기기는 합격으로 한다.

* 강제부록 VI 압력변화시험

- 어떤 특정의 압력이나 진공으로 밀폐된 기기나 시스템의 경계부의 있어서의 누설률을 측정하기

위한 방법에 대해 기술한다. 누설률을 측정하기 위한 압력변화시험이 규정되어 있는 경우에 이용

되는 방법의 예로서는 압력의 유지, 절대압, 압력의 지속, 압력손실, 압력감쇠, 승압 및 진공유지

가 있다. 시험은 단위시간당 압력, 체적% 또는 단위시간당의 질량변화로써 최대허용변화를 규정

- 각각의 시험은 어떤 특정의 압력 또는 진공으로 밀폐된 기기나 시스템을 공기압 또는 진공배기

하여 실시해야 한다. 지정된 기간을 통하여 온도, 압력 또는 진공도를 체계적으로 기록한다.

데이터를 분석하여 누설률 또는 단위시간당 압력변화에 관하여 기기나 시스템이 용인될 수

있는지를 판단한다.

- 게이지 범위는 다이알 표시형 또는 기록형게이지는 T.1031(a)의 요건에 만족해야 한다.

액체 마노메타 또는 수정브로동관 게이지를 그 전눈금범위에 대해 사용해도 된다.

- 건구 온도계나 이슬점온도계를 사용하는 경우에는 그들 온도계는 누설률의 합격 기준에 적합한

정밀도, 분해도, 반복정밀도를 갖는 것이어야 한다.

- 진공상태이하로 시험하는 기기는 대기압보다 적어도 2psi ( 4.1 in Hg ) 아래까지 또는 관련

코드섹션에서 요구하는 대로 감압해야한다.

- 시스템(금속) 온도만이 측정 가능한 가스켓과의 공간등의 대단히 소형인 가압시스템의 온도를

안정시키는 경우, 가압완료 후로부터 시험시작까지 적어도 15분간 유지해야 한다.

- 시험시작시에 최초의 온도와 압력(또는 진공도)의 읽은 값을 또한, 그 후 규정시험기간의 종료

까지 60분을 넘지 않는 일정간격으로 읽은 값을 기록해야 한다.

- 대기압의 변화와의 상쇄가 요구되는 경우, 절대압게이지 또는 통상의 압력계 및 기압계를 이용

하여 시험압을 측정해야 한다.

- 관련코드섹션에서 요구하는 경우 또는 수증기압의 변동이 시험결과에 중대한 영향을 미치는 경우

내면의 이슬점온도 또는 상대 습도를 측정해야 한다.

- 압력변화 또는 누설률이 관련코드섹션에서 규정한 것을 초과하는 경우 시험결과는 불합격이다.

누설위치는 강제적부록에 기술된 다른 방법으로 결정해야 한다.

규정을 초과하는 압력변화 또는 누설률의 원인을 판명하고, 관력코드섹션에 따라 보수한 후 원래

의 시험을 반복해야 한다.

한국 산업 규격 관련 요약

KS B 6225 - 강제 석유 저장 탱크의 구조 (전체 용접제)

- 밑판, 에뉴러 플레이트의 용접부는 비눗물을 사용하여 진공에서 누설을 시험한다.

이 경우의 압력은 대기압보다 최소한 수은주로 400mm (53.3kPa) 낮은 값으로 한다.

- 지붕판의 용접부는 공기압 시험, 진공 시험, 그 밖의 적당한 방법에 따라 누설 시험을 한다.

다만, 공기압을 걸어 줄때는 그 압력이 설계압력을 초과해서는 안된다.

- 개구부 보강재 용접부의 누설 시험으로 몸통 물채우기 시험 전에 보강재의 텔테일홀에서

1Kgf/㎠(100kPa)게이지 압력 이하의 공기압 또는 그밖의 불활성 가스로 압력을 걸어 누설을 조사

- 부상 지붕 배수 설비는 조립한 후 몸통의 물 채우기 시험을 한다. 물을 채운 높이는 저장 탱크의

최고 사용 높이 이상으로 한다. 물 채우기에 의해서 옆판의 각 부에 발생하는 1차 막의 응력은

재료의 항복점 또는 내구력의 90%를 초과하지 않도록 한다. 물 채우기는 침하되는 상황을 보면서

각 부의 누설과 변형을 충분히 검사한다.

- 부상 지붕 저장 탱크는 몸통 물채우기 시험의 물 채우기 위한 물을 빼낼 때의 부상 지붕의 작동상황

실부의 결함을 조사 한다. 이때 더블 덱형 지붕에서는 아래쪽의 덱의 윗면에서 누설을 조사한다.

- 물 채우기 시험 전에 물 채우기 시험의 최고 수위시 및 물 빼기 후의 최소한 3회에서 옆판의 하단에

불균일하고, 또한 해로운 침하나 변형의 발생을 조사한다. 또한 밑판 전면에 걸친 침하, 변형도

마찬가지로 물 빼기 후에 조사한다.

KS B 6230 - 다관 원통형 열 교환기

- 내압 및 누설 시험은 수압 시험에 의하여 하고, 이상 유무를 조사한다. 다만, 누설 시험은 필요에

따라 기체 누설 시험을 한다.

- AES형 열 교환기

- 동체쪽 시험 : 관속을 동체에 삽입하고 고정 관판 및 유동두 관판에 검사 지그를 부착하고,

압력을 가하여 통체, 전열판, 관판 관계 각부의 내압및 누설을 조사한다.

전열관의 내압 및 누설 시험 때에는 공기 뽑기를 위해서 동체를 경사시키는 것이 좋다.

- 관쪽 시험 : 검사 지그를 제거하여 유동두 뚜껑. 칸막이실 및 유동두 관계 각 부의 내압 및 누설을

조사 한다.

- 동체 뚜껑 시험 : 동체쪽에 압력을 가하여 동체, 동체 뚜껑과 관계 각부의 내압 및 누설을 조사한다.

= 관쪽의 압력이 동체쪽보다 높은 경우에는 다음 순서에 따른다.

- 관속시험 : 관속을 동체에 삽입하지 않고 칸막이실 ( 검사 지그 사용 ) 칸막이실 덮개 및 유동두를

부착하고 관쪽에 압력을 가하여 전열관과 관판 관계 각 부의 내압 및 누설을 조사한다.

- 관쪽시험 : 관속을 동체에 삽입하고 칸막이실, 칸막이실 덮개 및 유동두 관계의 각 부의 내압 및

누설을 조사한다.

- 동체쪽 시험 : 동체 뚜껑을 부착하고 동체쪽에 압력을 가하여 동체와 동체 뚜껑 관계의 각 부의

내압 및 누설을 조사한다.

- AKT형 열교환기 및 BFU형 열교환기

- 관속시험 : 관속을 동체에 삽입하지 않고 칸막이실 및 칸막이실 뚜껑을 부착하고 관쪽에 압력을

가하여 전열관과 관판 관계 각부의 내압 및 누설을 조사한다.

- 동체쪽 시험 : 칸막이실 뚜껑을 제거하고 관속을 동체에 삽입하고 동체쪽에 압력을 가하여 동체

전열관과 관판의 각부의 내압 및 누설을 조사한다.

- 관쪽시험 : 칸막이실 덮개를 부착하고 관쪽에 압력을 가하여 칸막이실, 칸막이실 덮개과 관계 각

부의 내압 및 누설을 조사한다.

- BEM형 열교환기

- 동체쪽 시험 : 칸막이실, 칸막이실 뚜껑을 부착시키지 않고 동체 쪽에 압력을 가하여 동체, 전열관

및 관판 관계 각 부의 내압 및 누설을 조사한다.

- 관쪽시험 : 칸막이실 및 칸막이실 뚜껑을 부착하고 관쪽에 압력을 가하여 칸막이실 및 관계 각 부의

내압 및 누설을 조사한다.

== 관쪽 압력이 동체보다 높지만 관쪽압력을 동체쪽에 가할수 있을 경우에는 동체쪽에는 관쪽압력을

가하는 것이 바람직하다.

- 기체 누설 시험

- 기체 누설 시험은 수압시험 후에 한다.

- 기체 누설 시험의 순서는 위에 열거한 것에 준한다.

- 기체 누설 시험의 압력 및 압력 유지 시간은 인수, 인도 당사자간의 협의 한다.

- 보강판 용접부의 시험 : 관대 등의 보강판 용접부는 2Kgf/㎠ ( 0.2 MPa ) 이하의 공기압으로 발포제

룰 사용하여 누설을 조사한다.

- 겹침 시험 : 관대가 직결해서 2기 이상 겹치는 기기는 각 열교환기의 수압 시험종료 후에 겹침 상태

각각 공기압을 가하여 관대 플랜지 접속부의 누설을 조사한다. 공기 압력 및 유지시간은

인수, 인도 당사자간에 협의 한다.

KS B 6231 - 압력용기의 구조

- 대기압을 초과하는 압력을 받는 용기, 압력을 발생하는 유체를 받는 용기 또는 외압을 받는 용기

의 구조 및 그 부속 설비에 대하여 규정

- 내구압 시험

압력용기는 완성 후 내구압 시험을 하여 누설이 없는 것과 내구압 성능을 확인하여야 한다.

시험은 수압에 의하여 한다. 다만 수압에 의한 내구압 시험 (이하 수압 시험이라 한다.) 을 하기

곤란한 경우에는 기압에 의한 내구압 시험(이하 기압시험이라 한다.) 에 의핳수 있다.

- 내구압 시험 압력

- 수압 시험에 있어서 내구압 시험 압력은 최고 허용 압력의 1.5배 압력으로 한다.

다만, 주철제의 압력용기에 대해서는 최고 허용 압력이 1kgf/㎠(0.1MPa)이하인 것은 2kgf/㎠

( 0.2MPa ) 그 밖에는 최고 허용 압력의 2배의 압력으로 한다.

- 기압시험에 있어서의 내구압 시험 압력은 최고 허용 압력의 1.25배의 압력으로 한다.

- 내구압 시험 압력을 유지하는 시간은 압력용기의 크기에 따라 10 ~ 30분 사이로 한다.

- 내구압 시험에서는 2개 이상의 압력계를 사용한다.

- 기체 누설 시험

- 기체 누설 시험으 압력은 사용 압력 이상의 압력으로 하고, 그 압력으로 유지하면서 발포제등을

사용하여 누설을 조사한다.

- 기체 누설 시험에 사용하는 기체는 건조하고, 깨끗한 공기, 그 밖의 위험성이 없는 기체로 한다.

KS B 6210 - 이음매 없는 강제 고압 가스 용기

- 내압 시험 압력 : 완성된 용기의 내압 시험에 사용하는 압력, 용기의 살두께계산에 사용한다.

- 압축가스 : 온도 35도에서 압력이 10bar(10kgf/㎠)이상의 압축가스

- 액화가스 : 온도 40도에서 압력이 2bar(2kgf/㎠) 이상의 가스 다만 액화 산화에틸렌 및 액화

시안화수소를 포함한다.

- 내압시험

- 시험 방법은 원칙적으로 수조 동위 뷰렛식 시험 방법에 따르고, 필요시에는 비 수조식 시험방법

을 사용할 수 있다.

- 수조식 시험 방법은 규정된 압력을 가하여 30초 이상 그 압력을 유지하고, 누설 및 이상 팽창등이

없는 것을 확인한 뒤 뷰렛에서 전체 증가량을 읽고, 다음에 그 압력을 제거한 후 잔류하는 내용적

의 영구 증가량을 읽는다. 또한 시험전에 내압 시험 압력의 90%를 초과하는 압력을 가해서는

안된다.

- 가압시험 : 시험 방법은 비수조식 수압 시험 장치에 의해 규정된 압력을 가한후 30초이상 그 압력을

유지하여 시험한다.

- 기밀시험 : 내압시험 압력 값의 3/5 배 이상의 압력에 공기 또는 적당한 가스를 사용하고, 1분이상

그 압력을 유지 하여야 한다. 용기는 단접부 또는 용접부에 기밀 시험액을 도포하든가

또는 시험용 수조에 담가서 누설을 조사하며, 단접부 또는 용접부가 없는 경우에는 기밀

시험을 생략할 수 있다.

기밀 시험은 원칙적으로 내압시험 후에 한다.