강철 구조물에 피로균열이 생기는 과정과 이를 조기에 발견할 수 있는 비파괴검사 방법은?

Question

안녕하세요.

교량이나 크레인 등 반복적으로 하중을 받는 구조물에서 작은 균열을 어떤식으로 찾을 수 있고, 이를 근거로 어떻게 수명을 예측할 수 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

재료를 반복적으로 사용을 하면 어떤 재료건 피로가 발생하여 이에 따른 균열이 발생 할 수 있습니다. 그래서 사전에 균열을 판단하는 것이 중요합니다. 외관에 변화가 없다면 비파괴 검사를 통해서 확인을 해야 합니다.

크게 자기 / 초음파 / 방사선 / 와전류를 통해서 내부를 확인 하는 방법을 사용합니다.

잔존수명의 경우는 재료나 사용형태에 따라 전부 틀려지게 됩니다. 파괴역학을 사용하게 되는데 균열크기를 파악하여 균열에서 파괴까지 가는데 얼마나 하중이 걸리는지 확인을 해서 수명을 파악하게 됩니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)

Answer 2

안녕하세요.

피로균열 자체가 반복되는 하중으로 미세균열이 누적되고 성장하면서 생기는 것입니다.

처음에 보면 보이지도 않지만, 미세균열들이 응력 집중 부위에서 점차 성장해서 길어지게 됩니다. 그래서 조기 발견을 위해서 자분탐상이나 초음파탐상 같은 비파괴 검사들을 많이들 사용하죠. 이를 바탕으로 잔여 수명들을 예측합니다.

그래서 중요한 것이 정기 점검과 데이터 축적입니다. 이를 통해 수명을 관리하는 것이죠.

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

교량이나 크레인 같은 반복 하중 구조물은 육안점검 외에도 초음파 탐상 자분탐상 침투탐상 음향방울 같은 비파괴검사로 미세 균열의 위치 길이 깊이를 계측하며 최근에는 스트레인 게이지나 가속도 센서를 활용한 구조전성 모니터링으로 실시간 변형과 진동 변화를 분석합니다 이렇게 얻은 균열 길이를 초기 결함 크기로 두고 응력범위와 재료의 피로균열전파 특성을 반영한 파리법칙을 적용하면 하중 반복 회수에 따른 균열 성장 속도를 계산해 잔여 수명을 예측할 수 있습니다