KR101254963B1

KR101254963B1 - 순환식 부식시험장치

Info

Publication number: KR101254963B1
Application number: KR1020060090306A
Authority: KR
Inventors: 김영섭
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2006-09-18
Publication date: 2013-04-17
Also published as: KR20080025609A

Abstract

배관자재용 금속소재의 부식을 측정하기 위한 부식시험장치가 제공된다.

본 발명에 의한 부식시험장치는, 내부에 유로가 형성되며 상기 유로 상에 시편이 안착되는 부식챔버와, 상기 부식챔버의 하단에 위치하고 상기 시편을 부식시키는 부식액체를 상기 부식챔버로 공급하기 위한 부식액체 탱크와, 상기 부식액체 탱크에서 상기 부식챔버로 공급되는 상기 부식액체의 유로를 반복적으로 개폐하며, 유로 단면적을 조절함으로써 부식액체의 유동 속도를 조절하는 급수밸브를 구비하는 급수라인과, 상기 부식챔버의 외부로 유출되는 부식액체를 상기 부식액체 탱크로 환수시키기 위해 출수밸브를 구비하는 환수라인 및, 상기 부식챔버 내의 부식액체를 상기 부식챔버의 하단에 위치한 상기 부식액체 탱크로 자연배수시키기 위해 배수 밸브를 구비하는 배수라인을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 부식시험장치를 이용하면, 여러 가지 환경 조건에서 사용되고 있는 실제 배관자재의 부식 정도를 보다 정확하게 예측할 수 있고 이를 통해 배관자재의 사용수명을 보다 정확하게 계산할 수 있다는 장점이 있다.

금속, 부식, 유체, 유동, 정체, 반복, 사용수명

Description

순환식 부식시험장치{Circulation type corrosion test device}

도 1은 종래의 부식시험장치를 개략적으로 도시한 구성도

도 2는 본 발명에 의한 부식시험장치 내에 부식액체가 순환되는 형상을 도시하는 개략도이다.

도 3은 본 발명에 의한 부식시험장치의 부식챔버 내에 부식액체가 정체된 형상을 도시하는 개략도이다.

도 4는 본 발명에 의한 부식시험장치의 부식챔버로부터 부식액체가 배수된 형상을 도시하는 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 부식챔버 110 : 시편

120 : 고정대 200 : 부식액체 탱크

300 : 급수라인 310 : 급수밸브

320 : 펌프 400 : 환수라인

410 : 출수밸브 500 : 배수라인

510 : 배수밸브 600 : 드레인라인

610 : 드레인밸브

본 발명은 배관자재용 금속소재의 부식을 측정하기 위한 부식시험장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 배관자재용 금속소재를 부식시키는 부식 수용액의 유동 및 정체를 반복시킴으로써 실제 배관과 유사한 환경에서 금속소재의 부식을 측정할 수 있도록 구성되는 순환식 부식시험장치에 관한 것이다.

배관자재와 같이 액체와 지속적으로 접촉되는 금속부재는 시간이 지남에 따라 점차적으로 부식되므로, 부식 정도가 심해지기 이전에 주기적으로 교체해 주어야 한다. 이때 상기 배관자재는 어떠한 금속으로 제작되었는지와 어떠한 액체와 접촉되는지에 따라 수명이 다양하게 결정되므로, 해당 금속에 해당 액체를 직접 접촉시키는 시험을 통해서만이 배관자재의 수명을 정확하게 판단할 수 있게 된다.

이와 같이 금속이 부식되는 현상을 시험하기 위한 시험장치로는 여러 가지 모델이 제안된 바 있으며, 가장 간단한 부식시험장치로서는 응축수 용액안에 시편을 일정시간 침지한 후 시편의 무게감량을 측정하도록 구성된 것이 많이 알려져 있다. 그러나 이러한 종래의 방법은 실험결과에 대한 정확도 및 신뢰성이 떨어지기 때문에 재료의 내식성을 정확하게 평가하는데 한계가 있었다.

최근에는 이러한 문제점을 해결하고, 좀더 자동차 배기계의 부식환경을 보다 정밀하게 모사하기 위한 장치가 개발되어 사용되고 있다. 이 경우 실험방법은 통상 침적부식(응축수부식)→습기부식→건기부식→산화부식→건기부식을 1주기로 하며, 시편은 이러한 서로 다른 분위기를 이송하면서 반복적인 부식을 격게 되며, 이러한 종래의 부식시험장치는 각 부식단계마다 별도의 독립적인 실험이 가능하도록 챔버로 구성되어 있었다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 부식시험장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 부식시험장치를 개략적으로 도시한 구성도로서, 시편(16)은 일정길이의 와이어(17)에 의해 고정되어 이송하게 되고, 상,하부에 배치되는 휠(18)(19)에 감겨지는 와이어(17)가 모터부재(22)에 연결됨에 따라 상기 모터부재(22)의 구동력에 의해서 상기 시편(16)은 이송된다. 그리고 상기 시편(16)이 통과하는 침적탱크(1), 습기/건기챔버(7) 및 산화가스분위기챔버(13)는 수직하게 배열되고, 수직한 상기 센서바(20d)에는 위치감지센서(20a)(20b)(20c)를 갖추며, 상기 와이어(17)에는 이와 더불어 이동되는 시편(16)을 각 탱크(1)(7)(13)내에 일시 정지시킬 수 있도록 상기 센서부재(20a)(20b)(20c)에 간섭되는 위치감지용 추(21)를 갖추어 구성한다.

또한, 상기 탱크(1), 각 챔버(7)(13)의 상부는 시편(16)이 이송될 때마다 미도시된 실린더의 구동력에 의해서 작동되는 덮개(2a)(2b)(2c)에 의해서 개폐된다.

이에 따라, 첫번째로 상기 탱크(1) 내에 있는 시편(16)은 부식 수용액에 의하여 부식이 진행되도록 되어 있고, 상기 침적탱크(1)내의 부식 수용액 수위는 용 액보충탱크(4)에 의하여 일정수위를 갖도록 보충되어진다.

두 번째는 시편(16)이 습기/건기챔버(7)를 이송되며, 여기서는 먼저 증류수(9)가 담겨진 수분공급탱크(8)에서 일정습도를 가지는 가스가 습기가스주입구(10)를 통하여 공급되어 상기 챔버(7)내를 습기분위기로 만들고, 일정시간이 지나면 건기가스주입구(11)를 통하여 건기가스를 공급하여 상기 챔버(7)내를 건기분위기로 만들며, 가스전환시 발생되는 가스들은 배출구(12)를 통하여 배출된다.

연속하여 상기 침적탱크(1) 및 습기/건기챔버(7)를 거친 시편(16)은 최종적으로 산화가스분위기 챔버(13)로 이송되며, 여기서는 분위기조절을 위하여 산화가스주입구(14)를 통하여 가스가 주입되며, 주입된 가스는 실험후 배출구(12)를 통하여 배출된다. 이때 상기 침적탱크(1) 및 각 챔버(7)(13)의 온도는 그 외부면에 설치되는 가열히터(5a)(5b)(5c)에 의해서 일정온도를 유지하도록 설정된다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 부식시험장치는 부식 환경을 액체 및 가스 등으로 다양하게 변경시킬 수 있다는 장점은 있으나, 부식을 발생시키는 유체들이 정체되어 있는 부식 환경만을 구현할 수 있어 실제 부식 환경과는 큰 차이가 있으므로, 부식 정도를 정확하게 측정하기 어렵다는 단점이 있었다. 즉, 수용액이 정체되어 있을 때와 유동 중일 때의 부식 정도에 차이가 발생되므로, 배관자재와 같이 부식을 발생시키는 수용액이 일정한 유속으로 흐르는 부재의 부식을 측정하는 데에는 많은 어려움이 있다.

더욱이, 종래의 부식 시험장치로는 부식을 발생시키는 수용액의 정체와 유동이 반복되는 환경을 제공할 수 없으므로, 실제로 사용되는 배관자재의 수명을 측정 할 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 부식을 발생시키는 유체의 정체 및 유동을 교번시킬 수 있도록 구성되어, 실제로 사용되고 있는 배관의 부식을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 구성되는 부식시험장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 부식시험장치는, 내부에 유로가 형성되며 상기 유로 상에 시편이 안착되는 부식챔버와, 상기 부식챔버의 하단에 위치하고 상기 시편을 부식시키는 부식액체를 상기 부식챔버로 공급하기 위한 부식액체 탱크와, 상기 부식액체 탱크에서 상기 부식챔버로 공급되는 상기 부식액체의 유로를 반복적으로 개폐하도록 급수밸브를 구비하는 급수라인과, 상기 부식챔버의 외부로 유출되는 부식액체를 상기 부식액체 탱크로 환수시키기 위해 출수밸브를 구비하는 환수라인 및, 상기 부식챔버 내의 부식액체를 상기 부식챔버의 하단에 위치한 상기 부식액체 탱크로 자연배수시키기 위해 배수 밸브를 구비하는 배수라인을 포함하여 구성된다.

삭제

상기 부식액체가 상기 부식챔버 내부를 흐르는 있는 상태와 상기 부식챔버 내에 정체되어 있는 상태가 사용자가 설정한 기간만큼씩 자동 반복되도록, 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함한다.

삭제

상기 부식액체가 상기 부식챔버 내부를 흐르는 있는 상태와 상기 부식챔버 내에 정체되어 있는 상태와 상기 부식챔버로부터 배수되어 있는 상태가 사용자가 설정한 기간만큼씩 자동 반복되도록, 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함한다.

삭제

상기 부식액체를 순환시키기 위한 펌프를 더 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 부식시험장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 부식시험장치 내에 부식액체(C)가 순환되는 형상을 도시하는 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 부식시험장치는, 내부에 유로가 형성되며 상기 유로 상에 시편(110)이 안착되는 부식챔버(100)와, 상기 시편(110)을 부식시키는 부식액체(C)를 상기 부식챔버(100)로 공급하기 위한 부식액체 탱크(200)와, 상기 부식액체 탱크(200) 내의 부식액체(C)를 상기 부식챔버(100)로 공급하기 위한 급수라인(300)과, 상기 부식챔버(100) 내의 부식액체(C)를 상기 부식액체 탱크(200)로 환수시키기 위한 환수라인(400)과, 상기 부식챔버(100)로 공급되는 상기 부식액체(C)의 유로를 반복적으로 개폐하는 급수밸브(310)와, 상기 부식챔버(100)로부터 유출되는 부식액체(C)의 유로를 개폐시키는 출수밸브(410)와, 상기 부식액체(C)를 유동시키는 펌프(320)를 포함하여 구성된다.

상기 부식액체(C)는 배관자재 등을 제작할 때 사용되는 금속을 부식시키는 유체를 뜻하는 것으로서, 액체 또는 기체 중 어느 하나로 한정되지 아니하고 유동 가능한 상태의 모든 물질을 포함한다.

또한 상기 시편(110)은 상기 부식액체(C)가 접촉됨에 따라 부식될 수 있는 금속으로 이루어지며, 상기 부식챔버(100) 내에는 상기 시편(110)을 고정시킬 수 있는 고정대(120)가 추가로 구비된다.

따라서 상기 부식액체 탱크(200) 내의 부식액체(C)는 펌프(320)에 의해 유동되어 상기 급수라인(300)과 급수밸브(310)를 통해 상기 부식챔버(100) 내부로 공급된 후, 상기 부식챔버(100)를 지나 출수밸브(410) 및 환수라인(400)을 통해 상기 부식액체 탱크(200)로 환수된다. 이때 상기 부식액체(C)는 상기 부식챔버(100) 내부를 지나면서 상기 고정대(120) 상에 장착된 시편(110)과 접촉되어 상기 시편(110)을 부식시키게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 부식액체(C)가 상기 시편(110)을 지나쳐 흐르는 상태는 피부식재와 부식재가 유동적으로 접촉된다는 점에 있어 배관자재 내부로 부식액체(C)가 흐르는 상태와 동일하므로, 상기 시편(110)의 부식 정도를 측정함으로써 실제로 사용되는 배관자재의 부식을 보다 정확하게 예측할 수 있게 된다.

이때 사용자는 펌프(320)의 출력을 조작하여 상기 부식챔버(100)로 공급되는 유량을 조절할 수 있고, 상기 급수밸브(310)와 출수밸브(410)를 조작하여 부식액체(C)의 유로 단면적을 조절함으로써 상기 부식액체(C)의 속도를 증감시킬 수 있다. 즉, 상기 펌프(320)의 출력이 일정하게 고정되면 상기 부식액체(C)의 유량이 일정하게 유지되므로, 상기 펌프(320)의 출력이 일정하게 유지되는 상태에서 상기 부식액체(C)의 유로 단면적을 감소시키면 유속이 증가하며, 상기 부식액체(C)의 유로 단면적을 증가시키면 유속이 감소된다.

또한 본 발명에 의한 부식시험장치는, 양단이 상기 부식챔버(100)와 부식액체 탱크(200)에 연결되어 상기 부식챔버(100) 내의 부식액체(C)를 상기 부식액체 탱크(200)로 배수시키기 위한 배수라인(500)과, 상기 배수라인(500)의 유로를 개폐시키기 위한 배수밸브(510)를 더 포함한다. 상기 배수라인(500)과 배수밸브(510)의 역할은 이하 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

또한, 상기 부식액체(C)가 장시간 동안 순환 사용되어 상기 부식액체(C)가 오염된 경우 상기 부식액체(C)를 외부로 배출시킬 수 있도록, 상기 부식액체 탱크(200)에는 부식액체(C) 배출을 위한 드레인라인(600) 및 상기 드레인라인(600)을 개폐시키는 드레인밸브(610)가 추가로 구비된다.

도 3은 본 발명에 의한 부식시험장치의 부식챔버(100) 내에 부식액체(C)가 정체된 형상을 도시하는 개략도이다.

도 2에 도시된 사용예는 배관자재 내부로 부식액체(C)가 흐르는 동안 상기 배관자재가 얼마나 부식되는지를 측정하기 위한 시험이므로, 실제로 사용되는 배관자재 내부에 부식액체(C)가 끊임없이 흐르는 경우에는 도 2에 도시된 시험방법만으로도 배관자재의 부식 정도를 정확하게 측정할 수 있다.

그러나 실제로 사용되는 배관자재는 내부에 부식액체(C)가 끊임없이 흐르는 경우보다는, 부식액체(C)가 흐르는 경우와 정체되는 경우가 수차례 반복되는 경우가 빈번하므로, 상기 도 2에 도시된 시험방법만으로는 배관자재의 부식 정도를 정확하게 측정하는데 많은 어려움이 있다.

이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 본 발명에 의한 부식시험장치는 시험편이 부식액체(C)에 침지된 상태를 일정 시간 유지할 수 있도록 구성된다. 즉, 도 2에 도시된 상태에서 상기 출수밸브(410)를 잠그고 상기 펌프(320)의 운전을 중지시키면, 상기 부식챔버(100) 내의 부식액체(C)는 상기 부식챔버(100) 내에서 정체되고, 상기 시편(110)은 상기 부식챔버(100) 내에 정체된 부식액체(C)에 침지된 상태가 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 시편(110)이 상기 부식액체(C)에 침지된 상태는 피부식재와 부식재가 정적으로 접촉된 상태를 유지하고 있다는 점에 있어 배관자재 내부에 부식액체(C)가 정체되어 있는 상태와 동일하므로, 따라서 사용자는 도 2에 도시된 사용방법과 도 3에 도시된 사용방법을 교번으로 사용함으로써, 실제로 사용되는 배관자재의 부식 정도를 더욱 정확하게 예측 및 계산할 수 있게 된다.

이때 상기 급수밸브(310)를 잠그고 여는 동작은, 사용자에 의해 수동으로 이루어질 수도 있고, 사용자가 설정한 시간만큼씩 상기 급수밸브(310)를 교번으로 잠그고 열도록 구성되는 제어부에 의해 이루어질 수도 있다. 상기 급수밸브(310)가 열려진 상태 즉, 상기 부식액체(C)가 상기 시편(110)과 접촉되도록 유동되는 상태가 지속되는 시간과, 상기 급수밸브(310)가 잠겨진 상태 즉, 상기 시편(110)이 상기 부식액체(C)에 침지된 상태가 지속되는 시간은, 사용자의 선택에 의해 설정될 수 있다. 따라서 사용자는 상기 부식액체(C)가 흐르는 시간과 정체되어 있는 시간을 변화시켜가면서, 다양한 조건 별로 상기 시편(110)의 부식정도를 측정할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 의한 부식시험장치의 부식챔버(100)로부터 부식액체(C)가 배수된 형상을 도시하는 개략도이다.

실제로 사용되는 배관자재는 도 2에 도시된 바와 같이 부식액체(C)가 흐르는 경우와 도 3에 도시된 바와 같이 부식액체(C)가 정체되어 있는 경우뿐만 아니라, 부식액체(C)가 채워져 있지 아니하는 경우 즉, 접촉유체와 접촉되지 아니하는 기간도 있다. 상기 배관자재는 이와 같이 부식액체(C)가 채워져 있지 아니한 상태에서도 미소하게나마 부식이 진행되므로, 도 2 및 도 3을 참조하여 언급한 시험방법만으로는 상기 배관자재의 부식을 정확하게 측정할 수 없는 경우도 있다.

따라서 본 발명에 의한 부식시험장치는 상기 시편(110)이 부식액체(C)와 접촉되지 아니하는 상태를 구현할 수 있도록, 상기 부식챔버(100) 내의 부식액체(C) 전부를 상기 부식액체 탱크(200)로 배수하는 배수라인(500)을 추가로 구비할 수 있다.

상기 배수라인(500)은, 양단이 상기 부식챔버(100)와 부식액체 탱크(200)에 연결되어 상기 부식챔버(100) 내의 부식액체(C)를 상기 부식액체 탱크(200)로 배수시킬 수 있도록 구성되고, 상기 배수라인(500)에는 상기 부식액체 탱크(200)로 배수되는 부식액체(C)의 유로를 개폐시키기 위한 배수밸브(510)가 마련된다.

따라서 도 3에 도시된 상태에서 상기 배수밸브(510)를 개방시키면 상기 부식챔버(100) 내에 채워져 있던 부식액체(C)는 상기 배수라인(500)을 통해 부식액체 탱크(200)로 유입되어, 상기 부식챔버(100) 내에 안착된 시편(110)은 부식액체(C)와 접촉되지 아니한 상태를 유지하게 된다.

이때, 상기 제어부는 상기 부식액체(C)가 상기 부식챔버(100) 내부를 흐르거나 상기 부식챔버(100) 내부에 정체되는 중간에 이와 같이 상기 시편(110)이 부식액체(C)와 접촉되지 아니한 상태를 자동으로 포함시킬 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 제어부는 상기 부식액체(C)가 상기 부식챔버(100) 내부를 흐르는 있는 상태와 상기 부식챔버(100) 내에 정체되어 있는 상태와 상기 부식챔버(100)로부터 배수되어 있는 상태가 사용자가 설정한 기간만큼씩 자동 반복되도록, 각 부의 동작을 제어하도록 구성된다.

이와 같이 상기 시편(110)과 부식액체(C)가 상호 접촉하지 아니하는 기간을 포함시켜 상기 시편(110)의 부식 정도를 측정하는 경우, 여러 가지 환경 조건에서 사용되고 있는 실제 배관자재의 부식 정도를 보다 정확하게 예측할 수 있고 이를 통해 배관자재의 사용수명을 보다 정확하게 계산할 수 있다는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

본 발명에 의한 부식시험장치는 시편의 부식을 발생시키는 부식액체의 정체 및 유동을 교번으로 반복 발생시킬 수 있으므로, 본 발명에 의한 부식시험장치를 이용하는 경우 여러 가지 환경 조건에서 사용되고 있는 실제 배관자재의 부식 정도를 보다 정확하게 예측할 수 있고 이를 통해 배관자재의 사용수명을 보다 정확하게 계산할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

내부에 유로가 형성되며 상기 유로 상에 시편(110)이 안착되는 부식챔버(100);

상기 부식챔버(100)의 하단에 위치하고 상기 시편(110)을 부식시키는 부식액체(C)를 상기 부식챔버(100)로 공급하기 위한 부식액체 탱크(200);

상기 부식액체 탱크(200)에서 상기 부식챔버(100)로 공급되는 상기 부식액체(C)의 유로를 반복적으로 개폐하며, 유로 단면적을 조절함으로써 부식액체(C)의 유동 속도를 조절하는 급수밸브(310)를 구비하는 급수라인(300);

상기 부식챔버(100)의 외부로 유출되는 부식액체(C)를 상기 부식액체 탱크(200)로 환수시키기 위해 출수밸브(410)를 구비하는 환수라인(400); 및

상기 부식챔버(100) 내의 부식액체(C)를 상기 부식챔버(100)의 하단에 위치한 상기 부식액체 탱크(200)로 자연배수시키기 위해 일측은 상기 부식 챔버(100)의 하단에 연결되고 배수 밸브(510)를 구비하는 배수라인(500);

을 포함하여 구성되는 부식시험장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 부식액체(C)가 상기 부식챔버(100) 내부를 흐르는 있는 상태와 상기 부식챔버(100) 내에 정체되어 있는 상태가 사용자가 설정한 기간만큼씩 자동 반복되도록, 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부식시험장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 부식액체(C)가 상기 부식챔버(100) 내부를 흐르는 있는 상태와 상기 부식챔버(100) 내에 정체되어 있는 상태와 상기 부식챔버(100)로부터 배수되어 있는 상태가 사용자가 설정한 기간만큼씩 자동 반복되도록, 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부식시험장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 부식액체(C)를 순환시키기 위한 펌프(320)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부식시험장치.