KR101695756B1 - 응력부식균열 시험장치 - Google Patents

응력부식균열 시험장치 Download PDF

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Abstract

응력부식균열 시험장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 응력부식균열 시험장치는 부식액이 담기는 부식조; 및 부식조 내에 위치하는 시편의 그립부 외측에 설치되어 시편의 그립부 외면을 부식조 내 기액계면과 격리시키는 그립보호부를 포함한다.

Description

응력부식균열 시험장치{TEST EQUIPMENT FOR STRESS CORROSION CRACKING}
본 발명은 응력부식균열 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부식조 내에 위치하는 시편 그립부가 부식액과 기체의 계면에 노출되지 않도록 하여 시편 그립부의 부식파단을 방지할 수 있는 응력부식균열 시험장치에 관한 것이다.
탄소강이나 스테인레스강과 금속소재는 특정환경에 노출시키면 응력부식균열이 진행할 수 있다. 따라서 이러한 소재는 미리 다양한 조건에서 응력부식균열 시험을 해 소재가 용도에 부합하는지 여부를 판단한다.
응력부식균열 시험은 부식액이 담긴 부식조 내부에 시편을 침지시키고, 시편에 설정한 인장력을 가하는 등 시험조건을 장시간(500시간 내외) 유지하며 시편의 게이지부 파단을 관찰하는 방식이다.
그러나 통상적인 응력부식균열 시험장치는 부식조 내에 위치하는 시편의 그립부가 부식액과 기체의 계면에 노출되는 경우가 많은데, 이처럼 시편 그립부가 부식액과 기체의 계면에 노출되면 시편 그립부가 쉽게 부식되면서 시험시간을 유지하지 못하고 파단되는 문제가 있었다. 즉 부식액과 기체의 계면에 노출되는 시편 그립부의 부식이 단시간(30~100시간)에 빠르게 진행되면서 파단되는 문제로 인해 온전한 시험결과를 얻기 어려운 형편이었다.
본 발명의 실시 예는 부식조 내에 위치하는 시편의 그립부가 부식액과 기체의 계면에 노출되지 않도록 하여 시편 그립부의 부식파단을 방지할 수 있도록 하는 응력부식균열 시험장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 부식액이 담기는 부식조; 및 상기 부식조 내에 위치하는 시편의 그립부 외측에 설치되어 상기 시편의 그립부 외면을 상기 부식조 내 기액계면과 격리시키는 그립보호부를 포함하는 응력부식균열 시험장치가 제공될 수 있다.
상기 시편은 게이지부가 상기 부식액에 침지되고 양측 그립부가 상기 부식조 상부와 하부를 통과해 상기 부식조 외부로 연장되도록 설치되고, 상기 그립보호부는 상기 부식조 내에 위치하는 상기 시편의 상측 그립부 외면을 포위하도록 설치될 수 있다.
상기 응력부식균열 시험장치는 상기 부식조의 상부에 설치되어 상기 시편의 상측 그립부를 지지하며 상기 상측 그립부가 통과하는 부분을 밀폐하는 상측 시편결합부와, 상기 부식조 하부에 설치되어 상기 시편의 하측 그립부를 지지하며 상기 하측 그립부가 통과하는 부분을 밀폐하는 하측 시편결합부를 더 포함할 수 있다.
상기 상측 시편결합부는 상기 부식조 상부에 체결되며 상기 시편의 상측 그립부가 통과하는 관통공이 형성된 결합부재를 포함할 수 있고, 상기 그립보호부는 상기 상측 그립부 외측에 끼워지며 그 외면이 상기 결합부재의 관통공 내면에 밀봉상태로 지지되고 그 하단이 상기 부식조 내 부식액에 침지되는 보호관과, 상기 보호관 하단과 상기 상측 그립부 외면 사이 틈을 밀봉하는 밀봉장치를 포함할 수 있다.
상기 밀봉장치는 상기 보호관 하단부와 상기 상측 그립부 외면 사이에 개재되는 밀봉씰과, 상기 상측 그립부에 끼워져 상기 밀봉씰을 가압하는 가압부재와, 상기 가압부재를 수용한 상태로 상기 보호관 하단부에 체결되는 밀봉캡을 포함할 수 있다.
상기 그립보호부는 상기 보호관 외면과 상기 결합부재의 관통공 내면 사이의 밀봉을 위해 상기 보호관 외면에 설치된 하나 이상의 밀폐링을 더 포함할 수 있다.
상기 그립보호부는 상기 상측 그립부 외측에 끼워지고 그 하단이 상기 부식조 내 부식액에 침지되는 보호관과, 상기 보호관 하단과 상기 상측 그립부 외면 사이 틈을 밀봉하는 밀봉장치를 포함할 수 있다.
상기 밀봉장치는 상기 보호관 하단부와 상기 상측 그립부 외면 사이에 개재되는 밀봉씰과, 상기 상측 그립부에 끼워져 상기 밀봉씰을 가압하는 가압부재와, 상기 가압부재를 수용한 상태로 상기 보호관 하단부에 체결되는 밀봉캡을 포함할 수 있다.
상기 보호관은 하단부가 상기 상측 그립부의 외형에 대응하여 축소변형된 밀봉지지부를 포함하고, 상기 밀봉장치는 상기 밀봉지지부 내면과 상기 상측 그립부 외면 사이에 개재되는 밀봉씰을 포함할 수 있다.
상기 그립보호부는 상기 상측 그립부 외측에 끼워지고 그 하단부에 상기 상측 그립부의 외형에 대응하여 축소 변형되며 상기 부식조 내 부식액에 침지되는 밀봉지지부를 갖춘 보호관과, 상기 밀봉지지부와 상기 상측 그립부 외면 사이 틈을 밀봉하도록 경화성 밀봉제의 도포에 의해 형성되는 밀봉부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 응력부식균열 시험장치는 부식조 내에 위치하는 시편의 상측 그립부 외면을 그립보호부가 보호하여 부식조 내 기액계면 및 부식조 내 기체와 격리시키기 때문에 시험을 진행하는 과정에서 시편의 그립부와 기액계면의 접촉에 따른 부식파단을 방지할 수 있고, 이를 통해 온전한 시험결과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 응력부식균열 시험장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 응력부식균열 시험장치의 그립보호부 상세도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 응력부식균열 시험장치의 상측 시편결합부와 그립보호부를 나타낸 분해사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 응력부식균열 시험장치의 그립보호부 변형예들을 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 응력부식균열 시험장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 부식액(11)이 담기는 부식조(10), 부식조(10)를 상하로 관통하는 시편(20)을 지지함과 동시에 시편(10)이 통과하는 부분을 밀폐하도록 부식조(10)의 상부와 하부에 각각 설치되는 상측 시편결합부(30)와 하측 시편결합부(40), 부식조(10)를 가열하는 가열장치(50), 부식조(10) 내 온도를 감지하는 온도센서(60), 부식조(10)로부터 배출되는 기체를 응축시키는 응축기(70)를 포함할 수 있다.
부식조(10)는 시험과정에서 그 내부의 수용되는 시편(20)의 변화를 외부에서 관찰할 수 있도록 투명한 용기로 마련되고, 그 내부에는 염화마그네슘(MgCl2) 용액과 같은 부식액(11)이 채워진다.
가열장치(50)는 부식조(10)의 하측 외면을 포위하는 형태로 설치되어 부식조(10)를 가열한다. 따라서 부식조(10) 내 부식액(11)은 가열장치(50)의 가열에 의해 설정한 시험온도를 유지할 수 있다. 온도센서(60)는 부식조(10) 내 분위기 온도를 감지할 수 있도록 부식조(10)의 일측 상부에 설치될 수 있고, 응축기(70)는 기화되어 배출되는 가스를 응축시킬 수 있도록 역시 부식조(10)의 상부에 설치될 수 있다. 응축기(70)는 부식조(10) 내부와 연통된 나선형 배출관(71)과, 배출관(71) 외측에 순환하는 냉각수가 채워지는 냉각수챔버(72)를 포함할 수 있다.
부식조(10)에 설치되는 시편(20)은 게이지부(21)가 부식액(11)에 침지된 상태를 유지하고, 상측 그립부(22)와 하측 그립부(23)가 각각 부식조(10)의 상부와 하부를 통과해 부식조(10)의 외부로 연장된다.
상측 시편결합부(30)와 하측 시편결합부(40)는 부식조(10)의 상부와 하부에 각각 설치되어 부식조(10) 외측으로 연장되는 시편(20)의 상측 그립부(22)와 하측 그립부(23)를 각각 지지한다. 또 하측 시편결합부(40)는 시편(20)의 하측 그립부(23)가 통과하는 부분을 밀봉해 부식액(11)의 누설을 방지하고, 상측 시편결합부(30)는 시편(20)의 상측 그립부(22)가 통과하는 부분을 밀봉해 부식조(10) 내 기체가 누설되는 것을 방지한다.
부식조(10)의 외측으로 연장된 상측 그립부(22)와 하측 그립부(23)에는 시편(10)의 시험을 위해 인장력을 부여하는 인장장치의 클램프(80)가 각각 연결된다.
하측 시편결합부(40)는 부식조(10)의 하부에 체결되며 시편(20)의 하측 그립부(23)가 통과하는 관통공(42)이 형성된 하측 결합부재(41)와, 실리콘 등의 소재로 마련되어 관통공(42)과 하측 그립부(23) 사이의 틈을 밀봉하는 밀봉씰(43)과, 밀봉씰(43)을 압착하여 밀봉을 유지하도록 하측 결합부재(41)에 체결되는 밀봉캡(44)을 포함할 수 있다.
상측 시편결합부(30)는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 부식조(10)의 상부에 체결되며 중앙에 시편(20)의 상측 그립부(22)가 통과하는 관통공(32)이 형성된 상측 결합부재(31)를 구비한다. 또 본 실시 예의 응력부식균열 시험장치는 상측 결합부재(31)와 함께 시편(20)의 상측 그립부(22)가 통과하는 부식조(10) 상부를 밀폐함과 동시에 부식조(10) 내에 위치하는 상측 그립부(22)의 외면을 부식조(10) 내의 기액계면(12)과 격리시키는 그립보호부(100)를 포함한다. 여기서 기액계면(12)은 부식조(10) 내 부식액(11)과 기체의 계면을 의미한다.
도 2와 도 3을 참조하면, 그립보호부(100)는 상측 그립부(22) 외측에 끼워지며 그 외면이 결합부재(31)의 관통공(32) 내면에 밀봉상태로 지지되고 그 하단이 부식조(10) 내 부식액(11)에 침지되는 보호관(110)과, 보호관(110) 하단과 상측 그립부(22) 외면 사이 틈을 밀봉하는 밀봉장치(120)를 포함한다.
보호관(110)은 원통형 관으로 구성되고, 하단 외면에 밀봉장치(120)의 체결을 위한 수나사부(111)가 마련되고, 상단에 결합부재(31)에 걸릴 수 있도록 외경이 확장된 플랜지부(112)가 마련된다. 보호관(110) 외면에는 보호관(110)과 결합부재(31)의 관통공(32) 내면 사이를 밀봉하는 하나 이상의 밀폐링(113)이 설치된다. 밀폐링(113)의 설치를 위해 보호관(110) 외면에는 둘레를 따라 홈이 형성될 수 있다.
도 3에 도시한 예처럼 밀폐링(113)은 보호관(110) 외면의 상호 이격된 위치에 복수개가 설치될 수 있다. 따라서 결합부재(31)에 장착된 보호관(110)이 시편(20)을 따라 길이방향으로 이동하더라도 결합부재(31)와 보호관(110) 사이 틈은 밀봉이 유지될 수 있다.
밀봉장치(120)는 보호관(110) 하단부와 상측 그립부(22) 외면 사이에 개재되는 밀봉씰(121), 상측 그립부(22)에 끼워져 밀봉씰(121)을 가압하는 가압부재(122), 가압부재(122)를 수용한 상태로 보호관(110) 하단부에 체결되는 밀봉캡(123)을 포함할 수 있다.
밀봉씰(121)은 탄성변형되는 고무, 실리콘 등의 소재로 마련되거나, 상측 그립부(22) 외면을 수회 감아 틈새 밀봉을 구현하는 테프론 테이프 등으로 구성될 수 있다.
가압부재(122)는 원판형태이며 밀봉캡(123) 내에 수용될 수 있는 크기로 마련된다. 가압부재(122) 중심부에는 시편(20)의 상측 그립부(22) 외형과 대응하는 형태(좁고 긴 슬롯형태)로 형성되어 상측 그립부(22)가 통과하는 관통공(122a)이 마련된다.
밀봉캡(123)은 내면에 보호관(110)의 수나사부(111)에 체결되는 암나사부(123a)를 구비한다. 밀봉캡(123)은 상측 그립부(22)에 결합된 가압부재(122)를 수용한 상태에서 보호관(110)에 체결되어 가압부재(122)를 가압함으로써 가압부재(122)가 밀봉씰(121)을 가압해 보호관(110) 하단과 상측 그립부(22) 외면 사이 틈이 밀봉될 수 있도록 한다.
이처럼 본 실시 예의 응력부식균열 시험장치는 부식조(10) 내에 위치하는 시편(20)의 상측 그립부(22) 외면이 그립보호부(100)에 의해 보호되기 때문에 부식조(10) 내 기액계면(12) 및 부식조(10) 내 기체와 격리된다. 따라서 응력부식균열 시험을 진행하는 과정에서 상측 그립부(22)의 부식파단을 방지할 수 있다. 즉 시편(20)의 상측 그립부(22)가 게이지부(21)보다 먼저 파단되는 현상을 방지할 수 있기 때문에 온전한 시험결과를 얻을 수 있다.
통상적인 경우 부식조(10)의 기액계면(11)은 부식액의 농도가 상대적으로 높고, 기체와 액체의 성질에 따른 전위차의 발생이 큰 영역이기 때문에 여기에 시편이 노출될 경우 부식이 빠르게 진행되면서 파단이 발생할 수 있지만, 본 발명은 시편의 상측 그립부(22) 외면을 그립보호부(100)가 포위하여 보호하기 때문에 기액계면(12)과 시편(20)을 격리시킬 수 있다. 따라서 시편(20)과 기액계면(12)의 접촉에 따른 시편(20) 상측 그립부(22)의 부식파단을 방지할 수 있다.
도 4와 도 5는 그립보호부의 변형 예를 나타낸다. 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 그립보호부(200)는 시편(20)의 상측 그립부(22) 외측에 끼워져 결합되며 하단부가 상측 그립부(22) 외형에 대응하여 축소변형된 밀봉지지부(211)를 갖춘 보호관(210)과, 보호관(210)의 밀봉지지부(211) 내면과 상측 그립부(22) 외면 사이에 개재되는 밀봉씰(220)을 포함하는 형태일 수 있다.
이러한 그립보호부(200)는 탄성을 가지는 밀봉씰(220)을 상측 그립부(22) 외면에 끼운 상태에서 밀봉지지부(211)가 밀봉씰(220) 외면을 가압하며 덥도록 상측 그립부(22) 외측에 보호관(210)을 장착함으로써 보호관(210)의 설치와 보호관(210) 하단부의 밀봉이 함께 이루어지도록 할 수 있다.
도 6은 그립보호부의 다른 변형 예를 나타낸다. 도 6에 도시한 바와 같이, 그립보호부(300)는 시편(20)의 상측 그립부(22) 외측에 끼워지고 그 하단부에 상측 그립부(22)의 외형에 대응하여 축소 변형되며 부식조(10) 내 부식액(11)에 침지되는 밀봉지지부(311)를 갖춘 보호관(310)과, 밀봉지지부(311)와 상측 그립부(22) 외면 사이 틈을 밀봉하도록 경화성 밀봉제의 도포에 의해 형성되는 밀봉부(320)를 포함할 수 있다.
이러한 그립보호부(300)는 상측 그립부(22) 외측에 보호관(310)을 끼운 상태에서 보호관(310)의 밀봉지지부(311) 하단에 실리콘과 같은 경화성 밀봉제를 도포해 밀봉부(320)를 형성시킴으로써 상측 그립부(22) 외면과 밀봉지지부(311) 사이 틈을 밀봉할 수 있다.
10: 부식조, 11: 부식액,
12: 기액계면, 20: 시편,
21: 게이지부, 22: 상측 그립부,
23: 하측 그립부, 30: 상측 시편결합부,
40: 하측 시편결합부, 100, 200, 300: 그립보호부,
110: 보호관, 120: 밀봉장치,
121: 밀봉씰, 122: 가압부재,
123: 밀봉캡.

Claims (10)

  1. 부식액이 담기는 부식조; 및
    상기 부식조 내에 위치하는 시편의 그립부 외측에 설치되어 상기 시편의 그립부 외면을 상기 부식조 내 기액계면과 격리시키는 그립보호부;를 포함하고,
    상기 시편은 게이지부가 상기 부식액에 침지되며 양측 그립부가 상기 부식조 상부와 하부를 통과해 상기 부식조 외부로 연장되도록 설치되고,
    상기 그립보호부는 상기 부식조 내에 위치하는 상기 시편의 상측 그립부 외측에 끼워져 외면을 포위하도록 설치되며, 그 하단이 상기 부식조 내 부식액에 침지되는 보호관과, 상기 보호관 하단과 상기 상측 그립부 외면 사이 틈을 밀봉하는 밀봉장치를 포함하는 응력부식균열 시험장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부식조의 상부에 설치되어 상기 시편의 상측 그립부를 지지하며, 상기 상측 그립부가 통과하는 부분을 밀폐하는 상측 시편결합부와,
    상기 부식조 하부에 설치되어 상기 시편의 하측 그립부를 지지하며, 상기 하측 그립부가 통과하는 부분을 밀폐하는 하측 시편결합부를 더 포함하는 응력부식균열 시험장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상측 시편결합부는 상기 부식조 상부에 체결되며 상기 시편의 상측 그립부가 통과하는 관통공이 형성된 결합부재를 포함하고,
    상기 그립보호부는 상기 상측 그립부 외측에 끼워지며 그 외면이 상기 결합부재의 관통공 내면에 밀봉상태로 지지되고 그 하단이 상기 부식조 내 부식액에 침지되는 보호관과, 상기 보호관 하단과 상기 상측 그립부 외면 사이 틈을 밀봉하는 밀봉장치를 포함하는 응력부식균열 시험장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밀봉장치는 상기 보호관 하단부와 상기 상측 그립부 외면 사이에 개재되는 밀봉씰과, 상기 상측 그립부에 끼워져 상기 밀봉씰을 가압하는 가압부재와, 상기 가압부재를 수용한 상태로 상기 보호관 하단부에 체결되는 밀봉캡을 포함하는 응력부식균열 시험장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 그립보호부는 상기 보호관 외면과 상기 결합부재의 관통공 내면 사이의 밀봉을 위해 상기 보호관 외면에 설치된 하나 이상의 밀폐링을 더 포함하는 응력부식균열 시험장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉장치는 상기 보호관 하단부와 상기 상측 그립부 외면 사이에 개재되는 밀봉씰과, 상기 상측 그립부에 끼워져 상기 밀봉씰을 가압하는 가압부재와, 상기 가압부재를 수용한 상태로 상기 보호관 하단부에 체결되는 밀봉캡을 포함하는 응력부식균열 시험장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보호관은 하단부가 상기 상측 그립부의 외형에 대응하여 축소변형된 밀봉지지부를 포함하고,
    상기 밀봉장치는 상기 밀봉지지부 내면과 상기 상측 그립부 외면 사이에 개재되는 밀봉씰을 포함하는 응력부식균열 시험장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 그립보호부는 상기 상측 그립부 외측에 끼워지고 그 하단부에 상기 상측 그립부의 외형에 대응하여 축소 변형되며 상기 부식조 내 부식액에 침지되는 밀봉지지부를 갖춘 보호관과, 상기 밀봉지지부와 상기 상측 그립부 외면 사이 틈을 밀봉하도록 경화성 밀봉제의 도포에 의해 형성되는 밀봉부를 포함하는 응력부식균열 시험장치.
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