P3-2322분
누설검사
누설검사(Leak Testing) 방법과 수압·기압시험
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누설검사(Leak Testing, LT)는 용접 구조물의 기밀성(Tightness)을 확인하는 비파괴검사 방법입니다. 압력용기, 배관, 열교환기, 진공장비 등 유체를 담거나 이송하는 모든 장비에 적용되며, 용접부 및 기계적 접합부의 관통 결함(Through-wall Defect)을 탐지합니다. ASME Section V Article 10에 시험 방법과 수락 기준이 규정되어 있으며, ASME Section VIII(압력용기)와 B31.3(배관)에서 수압시험/기압시험을 필수로 요구합니다.
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누설검사 방법 분류
| 검사 방법 | 원리 | 감도 (Pa·m³/s) | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|---|
| 버블검사 — 비누용액법 | 가압 후 비누용액 도포, 기포 관찰 | 10⁻³ ~ 10⁻⁴ | 간단, 저비용, 현장 적용 용이 | 낮은 감도, 육안 의존 |
| 버블검사 — 진공박스법 | 진공박스를 표면에 밀착, 내부 감압 후 기포 관찰 | 10⁻³ ~ 10⁻⁴ | 가압 불필요, 대형 탱크 바닥판 검사 | 평면부만 가능, 장비 필요 |
| 압력변화법 — 가압법 | 가압 후 압력 강하 측정 | 10⁻³ ~ 10⁻⁵ | 정량적, 전체 누설량 측정 | 온도 보정 필요, 누설 위치 미확인 |
| 압력변화법 — 감압법 | 감압(진공) 후 압력 상승 측정 | 10⁻³ ~ 10⁻⁵ | 진공장비에 직접 적용 | 진공 생성 장비 필요 |
| 할로겐검사(Halogen LT) | 할로겐 가스(R-12 등) 주입 후 디텍터 탐지 | 10⁻⁵ ~ 10⁻⁷ | 높은 감도, 위치 탐지 가능 | 환경 규제(프레온), 할로겐 가스 필요 |
| 헬륨검사(He Mass Spectrometer) | 헬륨 주입 후 질량분석기로 탐지 | 10⁻⁹ ~ 10⁻¹² | 가장 높은 감도, 정량 측정 | 고가 장비, 전문 인력 필요 |
감도 순서: 헬륨검사 >> 할로겐검사 > 압력변화법 > 버블검사
헬륨 질량분석기 검사는 원자력, 반도체, 우주항공 등 극도의 기밀성이 요구되는 분야에서 사용되며, 10⁻¹² Pa·m³/s 수준의 미세 누설도 탐지할 수 있습니다.
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수압시험(Hydrostatic Test) vs 기압시험(Pneumatic Test)
| 항목 | 수압시험 | 기압시험 |
|---|---|---|
| 시험 매체 | 물(비압축성 유체) | 공기/질소(압축성 기체) |
| 시험 압력 | 1.3 × 설계압력 (ASME VIII Div.1) | 1.1 × 설계압력 (ASME VIII Div.1) |
| 안전성 | 높음 — 누설 시 압력 즉시 강하, 폭발 위험 없음 | 낮음 — 가스 압축 에너지 저장, 파열 시 폭발 위험 |
| 적용 | ASME 기본 요구 시험, 대부분의 압력용기·배관 | 수압시험 불가 시에만 허용 (건조 필수, 하중 제한 등) |
| 장점 | 안전, 누설 위치 확인 용이 (물 흔적) | 건조 불필요, 잔수 문제 없음 |
| 단점 | 건조 필요, 하중 부담 (물 무게), 동파 위험 | 폭발 위험 높음, 안전거리 확보 필수 |
| 유지 시간 | 최소 30분 (ASME VIII) | 최소 10분 (ASME VIII) |
수압시험이 ASME의 기본 요구사항이며, 기압시험은 수압시험이 불가능한 경우(예: 건조 유지 필수, 구조물 하중 제한)에만 대체 허용됩니다. 기압시험 시에는 반드시 위험성 평가와 안전 절차가 수반되어야 합니다.
기압시험의 위험성: 압축성 기체는 비압축성 액체와 달리 막대한 에너지를 저장합니다. 동일 압력·동일 체적에서 기체의 저장 에너지는 액체의 약 **200배** 이상입니다. 시험 중 파열이 발생하면 저장된 압축 에너지가 순간적으로 방출되어 **폭발과 동등한 파괴력**을 갖습니다. 기압시험 시에는 반드시 안전거리 확보, 시험 압력 단계적 승압(25%→50%→100%→110%), 원격 모니터링을 실시해야 합니다.
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ASME Section V Article 10 — 누설검사 수락 기준과 감도 등급
ASME Section V Article 10은 누설검사의 절차, 장비, 수락 기준을 규정합니다.
| 감도 등급 | 최소 탐지 감도 (Pa·m³/s) | 해당 방법 |
|---|---|---|
| Grade A | ≤ 10⁻¹⁰ | 헬륨 질량분석기 (진공법) |
| Grade B | ≤ 10⁻⁷ | 헬륨 질량분석기 (스니퍼법), 할로겐 |
| Grade C | ≤ 10⁻⁴ | 압력변화법, 버블검사 |
| Grade D | ≤ 10⁻² | 간이 버블검사 |
주요 수락 기준:
- 버블검사: 시험 유지 시간 동안 기포가 관찰되지 않아야 함
- 압력변화법: 규정 시간 내 압력 변화가 허용치 이내
- 헬륨검사: 누설율이 규정 한도(통상 10⁻⁸~10⁻¹⁰ Pa·m³/s) 이하
검사 방법의 선택은 코드 요구사항, 요구 감도, 장비 가용성, 경제성을 종합적으로 고려하여 결정합니다. 원자력 및 반도체 장비는 Grade A~B, 일반 압력용기는 Grade C~D가 주로 적용됩니다.
1
시험 방법 선정
적용 규격(ASME VIII, B31.3 등)의 요구사항을 확인하고, 요구 감도 등급에 따라 검사 방법(버블/압력변화/헬륨 등)을 선정합니다. 시험 절차서(Test Procedure)를 작성합니다.
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시험 준비 및 가압
시험 대상을 밀폐하고 시험 매체(물/공기/헬륨)로 가압합니다. 기압시험 시 단계적 승압(25%→50%→100%→시험압력)을 실시합니다. 수압시험 시 공기 제거(벤팅)를 확인합니다. 규정 유지 시간(수압 30분, 기압 10분 이상) 동안 압력을 유지합니다.
3
누설 탐지
버블검사: 비누용액을 도포하여 기포 발생 여부를 관찰합니다. 헬륨검사: 디텍터(스니퍼 또는 진공챔버)로 누설 위치와 누설율을 측정합니다. 수압시험: 육안으로 누수 흔적을 확인합니다.
4
결과 기록 및 판정
시험 조건(압력, 온도, 유지시간), 검사 결과, 발견 결함을 기록합니다. 수락 기준과 비교하여 합격/불합격을 판정합니다. 누설 발견 시 결함 위치를 마킹하고, 보수 용접 후 재시험을 실시합니다.
🎯 학습 확인 퀴즈⚠️ 자체 제작 문항1 / 7
누설검사(Leak Testing, LT)의 주된 목적은?