방사선 투과 필름에서 용접 결함의 성능은 용접 품질 평가의 핵심 기준입니다. 다양한 일반적인 용접 결함은 필름에 고유한 이미지 특성과 그에 따른 표준 사양을 가지고 있습니다.
불균일한 용접, 루트 불완전 융합, 불충분한 보강, 루트 용접 비드, 외부 언더컷, 내부 언더컷, 루트 함몰, 타들어감, 고립된 슬래그 포함물, 선형 슬래그 포함물, 내부 불완전 융합, 내부 불완전 융합, 기공, 사슬 기공, 비드 포함물, 횡균열, 중심선 균열, 루트 균열을 포함한 18가지 전형적인 결함이 있습니다.
다양한 결함의 이미지 특성과 관련 표준을 체계적으로 숙지함으로써 용접 필름을 정확하게 해석하고 용접 품질 평가의 신뢰할 수 있는 기반을 제공할 수 있습니다. 실제 적용에서는 특정 공정 조건 및 재료 특성과 함께 포괄적인 분석을 수행해야 합니다. 아래에서는 다양한 용접 결함의 필름 이미지 특성, 관련 표준 및 해석 방법을 체계적으로 소개합니다.
필름의 일반적인 용접 결함의 이미지 특성
1. 다공성
형태학적 특징: 필름에 둥글거나 타원형의 검은 반점으로 나타나며, 중앙은 검은색이 더 강하고 가장자리로 갈수록 점차 줄어들며 모양은 규칙적입니다.
분류 : 고립된 다공성과 사슬 다공성으로 나눌 수 있으며, 사슬 다공성은 클러스터 형태로 분포합니다.
구형 다공성: 둥글거나 타원형의 검은색 반점이 있으며, 중앙이 매우 검고, 가장자리가 점차 희미해지며 윤곽이 뚜렷합니다. 단일 다공성, 조밀 다공성, 사슬 다공성, 표면 다공성으로 구분할 수 있습니다.
스트립 다공성: 용접 축과 평행하며, 균일하고 밝은 검은색이며, 시작점은 둥글고 끝은 가늘어집니다.
사선 침상 다공성: 한쪽 끝이 둥글고 한쪽 끝이 뾰족한 지렁이 모양의 이미지로 밝고 균일한 검은색입니다.
일반적인 성능: 단일 기공은 가장자리가 얕고 매끄럽고 윤곽이 규칙적이고 명확합니다. 조밀한 기공은 클러스터로 분포합니다.
식별 지점:
- 단일 기공은 매끄럽고 명확한 윤곽을 가지고 있습니다.
- 밀도가 높은 다공성이 모여 있습니다.
- 사슬 기공은 용접 축을 따라 배열됩니다.
2.크랙
형태학적 특징: 필름에 얇은 검은색 선으로 나타나며 윤곽이 뚜렷하고 끝이 가늘어지며 가운데가 약간 두껍습니다.
구체적인 성과: 얇은 검은색 선, 약간 톱니 모양이고 물결 모양의 미세한 선, 끝이 가늘어지고, 검은색은 점차 희미해지고 사라져 뚜렷한 윤곽이 있는 곧은 미세한 선을 형성하며, 종종 양쪽 끝이 가늘어지고 가운데가 약간 넓어지며 밝은 검은색의 분기된 방사성 균열이 포함되어 있을 수 있습니다.
식별 지점:
- 곡선이나 직선으로 나타납니다.
- 필라멘트 모양의 그림자가 확장되는 현상이 나타날 수 있습니다.
- 가장 해로운 것은 모두 4등급 필름입니다.
횡균열:
중심선 균열:
뿌리 균열:
3. 슬래그 포함
형태학적 특징: 필름에 점이나 띠 모양의 다양한 형태로 나타납니다.
구체적인 성과: 필름에 나타나는 이미지는 검은 점, 불규칙한 모양의 검은 띠 또는 검은 블록, 불규칙한 검은색 변화, 매끄럽지 않은 윤곽, 그리고 모서리와 모서리가 있는 부분입니다. 이러한 현상은 용접부 어디에나 나타날 수 있으며, 띠 모양의 슬래그 개재물의 연장 방향은 대부분 용접부와 평행합니다.
점 모양의 슬래그 포함물: 균일한 검은색, 모서리와 가장자리가 불규칙한 경계.
스트립 슬래그 포함: 검은색이 고르지 않고, 보통 두께가 있는 띠 모양이며 너비가 일정하지 않습니다.
식별 지점:
- 비금속 슬래그 함유물은 검은 반점으로 나타납니다.
- 금속 슬래그 함유물(텅스텐 함유물 등)은 밝은 점으로 나타납니다.
- 스트립 슬래그 함유물은 폭이 일정하지 않고 검은색도 고르지 않습니다.
4.텅스텐 포함: 윤곽이 뚜렷한 흰색 블록 모양의 이미지입니다.
5.미완성 융합
분류 : 베벨 불완전 융합 및 층간 불완전 융합.
베벨 불완전 융합의 특징:
전형적인 이미지는 연속적이거나 불연속적인 검은 선으로, 윤곽이 깔끔하고 곧으며 기본 금속에 가까운 면이 더 검은색입니다.
용접 중심 근처의 불완전 융합 영상의 윤곽은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있으며, 톱니 모양의 블록 결함을 나타냅니다. 필름에서 이러한 영상의 위치는 용접 루트의 투영 위치와 같습니다.
분류 및 특성 :
뿌리 불완전 융합: 연속적이거나 불연속적인 검은색 선으로, 윤곽이 깔끔하고 곧으며 기본 금속에 가까운 면으로 갈수록 검은색이 더 짙어집니다.
베벨 측벽 불완전 융합: 너비가 일정하지 않고 검은색이 고르지 않은 검은색 선, 한쪽은 깔끔한 윤곽이지만 다른 쪽은 불규칙합니다.
층간 불완전 융합: 검은색이 적고 모양이 불규칙한 블록 모양의 그림자입니다.
층간 불완전 용융의 특성: 용접 금속층 사이에 주로 벗겨져 분포하며, 그림자가 얕고, 검은색이 고르지 않으며, 선이 넓고, 끝이 불규칙하게 끊어져 있습니다.
6. 불완전한 침투
분류 : 뿌리 불완전 관통, 중간 불완전 관통, 비사면 불완전 관통.
뿌리 불완전 침투의 특징: 용접부 중앙에 위치하며 직선 검은색 선으로 나타나며, 연속적이거나 불연속적인 띠 모양 또는 띠 모양이며, 너비는 맞대기 간격에 따라 달라집니다. 그림자는 균일합니다.
검은색과 뚜렷한 윤곽.
식별 지점:
- 폭은 베벨 루트 페이스 갭과 일치합니다.
- 일반적으로 용접부 중앙에 위치합니다.
- 영화 전체를 관통할 수도 있습니다.
뿌리가 완전히 침투하지 않음:
중간 불완전 침투:
7. 불균일한 용접
용접부의 양쪽이 고르지 않고 비뚤어져 있습니다.
- 필름 이미지는 강한 노출과 약한 노출로 두 부분으로 뚜렷이 구분됩니다.
- 용접 이음부에 편차가 있고, 용접 루트에 금속이 충분히 채워지지 않았습니다. 필름 이미지는 강한 노출과 약한 노출에 따라 두 부분으로 뚜렷하게 나뉩니다. 강한 노출과 약한 노출의 경계를 따라 불투명한 검은색 선이 있습니다.
8. 보강이 부족함
용접 표면이 처지거나 구멍이 생기고, 필름 이미지는 용접부 전체 단면의 노출 밀도가 용접된 부분의 노출 밀도보다 어둡다는 것을 보여줍니다.
9.루트 용접 비드
용접 루트에 과도한 용접 금속이 있습니다. 이미지 중앙에는 용접 경로를 따라 뻗어 있는 더 밝은 부분, 즉 둥근 점들이 있습니다.
10.외부 언더컷 및 내부 언더컷
- 용접 이미지에 불규칙한 검은 그림자가 있습니다. 노출 농도는 용접 부분의 노출 농도보다 더 어두워야 합니다.
- 용접 이미지의 중앙, 용접 경로의 루트 가장자리를 따라 불규칙하고 길고 좁은 검은색 그림자가 있습니다.
11.뿌리 함몰
12.번스루
혼동하기 쉬운 결함의 비교 분석
| 결함 유형 | 이미지 모양 | 밀도 특징 | 위치 기능 | 휠 기능 |
|---|---|---|---|---|
| 침투력 부족 | 얇고 곧은 어두운 선 | 비교적 균일하다 | 용접 루트 영역 | 양쪽에 정렬됨 |
| 융합의 부족 | 간헐적인 검은 선 | 비균일 | 홈 또는 레이어 간격 | 한쪽에 정렬됨 |
| 갈라진 금 | 불규칙한 균열과 같은 선 | 큰 변화 | 모든 위치 | 분기로 |
| 선형 포함 | 불규칙한 줄무늬 모양 | 비균일 | 모든 위치 | 가장자리로 |
표준 사양의 결함 평가
GB 표준 시스템: 중국 국가 표준. GB/T 3323-2019는 I, II, III, IV의 네 가지 등급으로 구분됩니다. 이 표준은 강철, 니켈, 티타늄 및 기타 재료의 용접 검사에 적용되며,
국제 표준.
NB/T 47013.2-2015: 압력 지지 장비의 방사선 검사에 대한 기술 등급(A, AB, B)을 지정합니다. 다양한 재료와 두께 범위에 대한 검사 요구 사항을 명확히 합니다. 용접 접합부 결함의 품질을 체계적으로 분류하고 등급을 매깁니다.
ISO 표준 시스템: 국제표준화기구(ISO)에서 제정한 국제 일반 규격입니다. 최신 버전은 ISO 17636-1:2022와 ISO 5817:2023이며,
금속 재료의 용융 용접 접합부를 검사하며 B, C, D의 3가지 품질 등급을 채택합니다.
ASME BPVC 섹션 V: 용접부에 대한 초음파 검사 방법을 제공합니다. 교정 시험 블록과 감도 비교 시험 블록에 대한 요구 사항을 포함합니다. 결함 신호의 길이와 높이를 측정하는 방법을 자세히 설명합니다.
ASTM 표준 시스템: 미국재료시험학회(ASTM)의 표준으로, ASTM E94/E94M을 핵심으로 하며, 1등급에서 4등급까지의 평가를 채택하고 있습니다. 실용성과 유연성을 더욱 강조하여, 표준 한계를 초과하는 일부 결함도 공학적 평가를 통해 허용하고, 결함 식별 및 평가 방법을 포함한 방사선 투시 검사에 대한 표준 지침을 제공합니다.
EN 표준 시스템: 유럽 표준은 EN1090과 ISO3834를 핵심 프레임워크로 삼아 의무적 CE 인증 시스템을 시행하고, 강철 구조물을 EXC1에서 EXC4까지 4개 등급으로 분류합니다.
JIS 표준 시스템: 일본 산업 규격(JIS)은 엄격함으로 유명합니다. JIS Z3104는 용접 접합부의 피로 성능 평가에 특히 중점을 두고 있으며, 일반적으로 안전율은 일반 용접 접합부보다 20~30% 높습니다.
국제 표준.
결함 분류 및 승인 등급:
| 표준 시스템 | 결함 분류 | 품질 등급 부문 | 일반적인 승인 요구 사항 |
|---|---|---|---|
| ISO 5817:2023 | 6개 주요 카테고리, 23개 하위 유형(균열, 다공성 등) | B(엄격), C(일반), D(느슨함) | B등급: 기공 직경 ≤ 0.2s/0.2A(최대 3mm) |
| ASTM E94/E94M | 균열, 다공성, 융합 부족 등 | 레벨 I–V | 균열 길이 제한은 ISO보다 15~20% 더 엄격합니다. |
| GB / T 3323-2019 | 균열, 융합 부족, 불완전한 침투 등 | 나, II, III, IV | 2등급: 기공 직경 ≤ 1.6mm |
| JIS Z3104-2021 | 용접 구조 이상 분류 포함 | 1~4학년 | ISO보다 약 30% 낮은 균열 수용성 |
| EN ISO 10675-1 : 2020 | 강철, 알루미늄, 티타늄 합금 용접 | A~D 등급 | ISO 5817과 일치하며 압력 장비에 대한 더욱 엄격한 요구 사항 |
이미지 품질 및 감도 요구 사항
| Standard | 이미지 품질 요구 사항 | 민감도 요구 사항 | 특별 조항 |
|---|---|---|---|
| ISO 17636-1 : 2022 | 더블 와이어 이미지 품질 | 거의 고정된 와이어 감도 | 이미지 품질 표시기(IQI)가 필요합니다. |
| ASTM E94/E94M | 선형 용접 이미지 | 감도 1–2T | 디지털 이미지 획득 및 저장 자료 허용 |
| GB / T 3323-2019 | 선형 용접 이미지 | A-레벨 2-4T, B-레벨 1-2T | EN 462-1/2 표준을 참조합니다. |
| ASME BPVC V | 플랫 이미지 | 레벨 1-1T ~ 레벨 4-4T | 일반적으로 5가지 감도 등급을 사용합니다. |
균열 감지 허용값 비교
| Standard | 기본 금속 두께 범위(mm) | 허용 균열 크기 | 테스트 방법 |
|---|---|---|---|
| ISO 5817:2023 | 0.5-100 | B등급: 길이 ≤ 2mm | RT / UT / PAUT |
| ASTM E399-2023 | - | 균열 끝 반경 ≤ 0.25 mm ± 0.05 mm | 파괴인성 시험 |
| ASME BPVC V 2023 | - | ΔK = 10⁴–7 mm/주기 | 피로균열성장 시험 |
| JIS Z3104-2021 | - | ISO보다 30% 더 엄격함 | 특수 초음파 결함 탐지 |
결함 분류 표준
- GB/T 3323-2019는 금속 용융 용접부의 용접 조인트에 대한 방사선 시험 방법 및 품질 등급 기준을 규정합니다.
1등급: 불완전한 융합이나 균열은 허용되지 않습니다.
2등급: 불완전 융합 길이 ≤3mm
3등급: 불완전 융합 길이 ≤5mm
4등급: 불완전한 융합은 모두 불합격입니다.
- ISO 10675-1 표준
본 표준은 강, 니켈, 티타늄 및 그 합금의 용접부에 적용되는 비파괴 방사선 투과 검사의 합격 등급을 규정합니다. 또한, 결함 면적 비율의 예시와 누적 결함 면적 허용 계산 방법을 제공합니다.
다양한 재료의 결함 특성 차이
- 탄소강 용접: 기공은 대부분 규칙적으로 둥글다. 불완전한 융합 이미지는 뚜렷한 검은색 대비를 보인다. 균열은 대부분 직선이다.
- 스테인리스 스틸 용접: 기공은 더 미세하고 밀도가 높을 수 있으며, 불완전한 융합 이미지는 더 흐릿할 수 있으며, 균열에는 더 많은 가지가 있을 수 있습니다. 스테인리스 강의 큰 선형 팽창 계수(탄소강의 약 1.5배)로 인해 냉각 중에 응력 균열이 발생할 가능성이 더 높습니다.
- 알루미늄 합금 용접:
- 기공 특성: 뚜렷하지 않은 가장자리 윤곽, 규칙적인 둥근 점 또는 번데기 모양의 검은 그림자, 중앙의 검은색이 더 크고 가장자리의 검은색이 더 작음. 자동 용접의 기공은 수동 용접보다 크고, 원형 또는 타원형이며 가장자리가 뚜렷함.
- 특수 형태: 헤링본 분포(CO 다공성) 또는 올챙이 모양(H₂ 다공성)으로 나타날 수 있습니다.
실제 적용 제안
영화 평가 기술：
먼저 필름 표시와 4가지 기본 지표를 확인하고, 융합선에서 관찰을 시작하며, 결함의 위치와 분포 특성에 주의한다.
결함 해석 기술:
- 검은색 변화를 관찰하세요: 다공성은 중앙이 검고 가장자리가 희미하며, 불완전 융합은 한쪽 면의 검기가 더 강하고, 슬래그가 포함된 경우 검기가 고르지 않습니다.
- 윤곽선 특성 분석: 양쪽 모두 불완전한 침투가 깔끔합니다. 균열은 톱니 모양입니다. 슬래그 포함물은 모서리와 모서리가 있습니다.
- 위치 판단: 루트 결함은 용접 중간에 있고, 베벨 불완전 융합은 1/2 위치에 있으며, 층간 불완전 융합은 위치가 불확실합니다.
- 잘못된 결함 식별: 현상액 결정은 별 모양의 점으로 나타나고, 화면 긁힘이 심해지면 평행한 줄무늬가 생기지만, 이는 반복 노출되어도 다시 나타나지 않습니다.
일반적인 오해:
- 불완전한 침투와 불완전한 융합의 혼동
- 표면 결함과 내부 결함에 대한 잘못된 판단
- 거짓 결함(IP 보드 긁힘 등)과 실제 결함을 구별합니다.
용접 결함 방사선 사진의 미래 개발 동향
테스트 기술 인공지능과 딥러닝은 기존 방사선 검사 기술을 완전히 변화시키고 있으며 미래 개발의 핵심 동력으로 자리 잡고 있습니다. 딥러닝 기반 자동 용접 결함 인식 시스템은 산업 등급의 적용을 달성했으며, 다음과 같은 주요 기술 혁신을 이루었습니다.
YOLO 시리즈 알고리즘 최적화: 개선된 YOLOv7 모델은 45FPS의 감지 속도로 COCO 데이터 세트에서 56.8% mAP를 달성합니다. YOLOv5는 용접 결함 감지에서 단일 이미지에 대한 평균 인식 정확도 94.9%를 달성하고, 처리 시간은 단 19.58ms로 실시간 요구 사항을 충족합니다.
U-Net++ 네트워크 적용: 다이스 계수는 용접 X선 이미지 분할에서 0.94에 도달하고, 전이 학습 전략을 통해 소규모 샘플(<500개 이미지) 학습의 정확도가 85%까지 향상되었습니다.
새로운 감지 기술은 탐지 기능을 향상시켜줍니다.
| 기술 유형 | 성능 매개 변수 | 응용 장점 |
|---|---|---|
| 유연한 X선 검출기 | 30μm 분해능, 장시간 발광 | 곡면 작업물 이미징을 가능하게 하며 360° 전각 스캐닝을 지원합니다. |
| 마이크로포커스 X선 소스 | 1μm 분해능, 160kV 침투 능력 | BGA 패키지 칩의 미세 균열을 감지합니다. 복잡한 구조에 적합합니다. |
| 양자 감지 기술 | nT 레벨 자기 검출 감도 | Diamond NV 컬러 센터 자기 센서는 초기 단계의 미세 균열을 감지할 수 있습니다. |
산업용 CT 실시간 영상 시스템에서 상당한 진전이 이루어졌습니다.
공간 분해능은 (3.8+L/100)μm에 달하며, 미소초점 X선원의 최대 관전압은 300kV입니다. 검출 속도는 기존 필름 방식보다 300% 빠르며, 용접 중 열응력 변형 궤적을 실시간으로 포착할 수 있습니다.
통합 AI 알고리즘을 통해 결함을 자동으로 분류하여 다공성, 슬래그 혼입물 등의 체적 결함을 95% 이상 탐지합니다.
소형화 및 저선량 기술의 획기적인 발전:
중국과학원에서 개발한 칩상 마이크로 언듈레이터 X선원은 50나노미터의 등가 주기를 가지고 있어 킬로전자 볼트 수준의 콜리메이트 X선을 구현할 수 있습니다.
미소방사선 감마선 기술은 안전 보호 거리를 1m 이내로 줄여 벽 두께가 ≤15mm인 얇은 벽 파이프의 용접 검사에 적합합니다.
세계 최초의 X/Y 핵방사능 선량 검출 칩은 버튼 크기에 불과하며, 작동 온도 범위는 -20℃~50℃입니다.
다중 모드 비파괴 검사 통합은 업계의 합의가 되었습니다.
여러 NDT 기술을 단일 장치에 통합하고 포괄적인 결과 분석을 통해 정확도를 향상시킵니다.
철도차량 제조기업이 개발한 3D 프로파일러와 열화상 카메라를 통합한 플랫폼은 고속철도 대차 용접부의 복합재 결함을 99.2%의 검출률을 달성합니다.
기능 수준 융합과 결정 수준 융합이라는 두 가지 기술적 경로가 동시에 개발되어 감지 포괄성과 계산 효율성의 균형을 이룹니다.
ISO 9712:2025는 인력 자격 인증을 강화하여 레벨 2 인력이 독립적으로 탐지 작업을 수행하고 보고서를 작성할 수 있어야 한다고 요구합니다.
GB/T 3323-2019에서는 방사선 검출 감도가 2%에 도달해야 한다고 규정하고 있으며, ISO 17636-1:2022에서는 초음파 프로브 주파수 범위가 1~10MHz여야 한다고 규정하고 있습니다.
GBZ 115-2023 저에너지 방사선 장치에 대한 방사선 방호 표준 대중의 연간 유효 선량 한도를 1mSv로 유지하면서 방사선 방호 요건을 업데이트했습니다.
- 기존의 기술적 병목 현상:
복잡한 작업 조건에 대한 적응력 부족: 500℃ 이상의 온도에서는 센서가 고장 나고, 강철/알루미늄 조인트의 음향 임피던스 차이는 최대 3배에 달합니다.
데이터 주석 부족: 산업 현장의 데이터 중 70% 이상이 주석이 달려 있지 않으며, 다중 소스 데이터의 시공간 등록 오차는 0.1mm를 초과합니다.
실시간 요구 사항: 시스템은 <200ms의 지연을 충족해야 하며, 기존 알고리즘은 여전히 에지 장치에 배포하는 데 어려움을 겪고 있습니다.
디지털 트윈 기반 감지: 가상 용접 모델을 구축하면 예측 정확도를 30%까지 향상시킬 수 있습니다.
양자 감지 기술: 미세 균열을 조기에 감지하는 데 적용되어 기존의 물리적 한계를 돌파합니다.
재료 게놈 엔지니어링: AI를 통해 용접 재료의 성능을 예측하고 공정 매개변수를 최적화합니다.
용접 결함 및 비파괴 검사 이미지 요약
간단히 말해서 용접 결함과 비파괴 검사 이미지의 경우, 검사 이미지에서 흔히 나타나는 다음의 5가지 결함의 특징을 기억해 두면 결함의 종류와 크기를 정확하게 판단하는 데 도움이 됩니다.
다공성 : 둥글거나 타원형의 검은색 그림자가 나타나고 중앙이 검은색으로 뚜렷하며 가장자리는 점차 희미해집니다. 자동 용접의 기공은 대부분 용접 중앙에 분포합니다.
슬래그 포함: 뚜렷한 윤곽이 있는 불규칙한 검은색 그림자; 금속 슬래그 내포물은 밝은 점으로 나타나고, 비금속 슬래그 내포물은 어두운 점으로 나타납니다.
불완전한 침투: 양쪽이 깔끔한 얇고 곧은 검은색 선은 용접 루트에 고정되어 있으며 너비는 루트면 간격에 해당합니다.
불완전한 융합: 세 가지 유형으로 나뉜다 - 루트(단면의 깔끔한 검은색 선), 베벨(초승달 모양의 검은색 선), 인터레이어(불규칙한 밝은 검은색 그림자).
금이 가다: 가운데가 넓고 양쪽 끝으로 갈수록 가늘어지는 톱니 모양의 얇은 검은색 줄무늬가 가장 해롭습니다.
