KR101821083B1 - 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법 - Google Patents

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Abstract

바이오알코올 환경에서의 강재에 대하여, 실험실적으로 바이오알코올 중의 SCC 환경을 모의하면서, 단기간에서의 평가를 가능하게 하는 SCC 시험 방법을 제공하는 것이다. 강재의 알코올 중에서의 응력 부식 균열 감수성을 평가하는 시험으로서, 상기 강재의 단축 인장 시험편을 덮는 셀 중에, 카르복실산 : 0.1 ㎜ol/ℓ 이상 40 ㎜ol/ℓ 미만, 염화물 이온 : 0.05 ㎎/ℓ 이상 300 ㎎/ℓ 미만 및 물 : 0.1 vol.％ 이상 5 vol.％ 미만을 포함하는 알코올 용액을 충전하고, 상기 단축 인장 시험편의 인장축 방향으로, 최대 응력을 시험 용액 온도에서의 항복 강도 이상 인장 강도 미만, 최소 응력을 상기 항복 강도의 0 ％ 이상 90 ％ 이하로 하는 변동 응력을, 2.0 × 10-5 ∼ 2.0 × 10-2 Hz 의 주파수로, 상기 단축 인장 시험편에 부하하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.

Description

알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법{STRESS CORROSION CRACK TEST METHOD IN ALCOHOL ENVIRONMENT}
본 발명은, 알코올 환경에서 사용되는 강재의 응력 부식 균열 (이하 SCC 라고 기재) 을 실험실적으로 모의하고, 그 응력 부식 균열 감수성을 평가할 수 있는 시험 방법에 관한 것이다.
바이오알코올 중, 예를 들어 바이오에탄올은, 주로 옥수수나 밀 등의 당분을 분해·정제하여 만들어진다. 최근에는, 석유 (가솔린) 의 대체 연료로서, 또한 가솔린과 혼합하는 연료로서 전세계에서 널리 사용되고 있고, 그 사용량은 해마다 증가하는 경향에 있다. 바이오에탄올을 저장·운반하는 공정 또는 가솔린과 혼합하는 공정 등에 있어서, 강재가 사용되고 있다. 그러나, 바이오에탄올은 강재에 대한 부식성이 높고, 즉 강재에 있어서 높은 잔류 응력이 존재하는 개소나 변동 하중에 노출되는 개소에서의 SCC 의 발생이, 바이오에탄올의 취급을 곤란하게 하고 있다.
바이오에탄올은, 그 제조 공정에서 아세트산 등의 카르복실산이 극미량 불순물로서 존재하는 것이나, 저장 중에 흡수나 용존 산소 및 염화물 이온을 포함시키는 것이, 부식성을 높이는 하나의 원인으로 되어 있다. 그 때문에, 바이오알코올 환경에 있어서의 강재의 SCC 감수성을 정확하게 평가하기 위한 SCC 시험 방법이 요구되고 있다.
예를 들어 비특허문헌 1 및 2 에서는, 인장 시험편에 2 × 10-6 in/s ∼ 8 × 10-7 in/s 의 일정한 변형 속도로 변형을 부하하고, 파단 후의 파면 상태로부터 SCC 감수성을 평가하는 방법이 보고되어 있다.
또한, 예를 들어, 비특허문헌 3 에서는, 예균열을 부가한 인장 피로 시험편에 대하여, 모의 바이오에탄올 용액 중에서 강재의 인장 강도의 60 ∼ 80 ％ 에 상당하는 변동 하중을 1.4 × 10-4 Hz 의 주파수로 부하하고, 시험에 의해 진전된 균열 거리를 가지고 SCC 감수성을 평가하는 방법이 보고되어 있다.
F. Gui, J. A. Beavers and N. Sridhar, Evaluation of ammonia hydroxide for mitigating stress corrosion cracking of carbon steel in fuel grade ethanol, NACE Corrosion Paper, No.11138 (2011) X. Lou, J. D. Yang and Preet M Singh, Film breakdown and anodic dissolution during stress corrosion cracking of carbon steel in bioethanol, J. Electrochem. Soc., 157, C86, (2010) F. Gui, N. Sridhar and J. A. Beavers, Localized corrosion of carbon steel and its implications on the mechanism and inhibition of stress corrosion cracking in Fuel-grade ethanol, Corrosion, Vol.66, No.12, 125001 (2010)
그러나, 비특허문헌 1 또는 2 에 개시된 시험 방법은, 높은 잔류 응력이나 변동 하중에 의해서 균열이 진전되는 현실의 SCC 를 재현할 수 없다. 즉, 이 방법에서는 일정한 변형 속도로 변형이 계속 부하되고, 균열 선단에서의 신생면 (newly-formed surface) 의 생성이 항상 발생하므로, 실환경보다 엄격한 SCC 환경으로 되어 있고, 본래 강재가 갖고 있는 SCC 감수성을 정확하게 추측할 수 없을 가능성이 있다.
또한, 실환경에서는 국부 부식부에 응력이 집중함으로써, 균열이 생성되지만, 상기 시험법은 변형의 부하에 의해서 강제적으로 균열을 생성시키기 때문에, 바이오알코올 중의 SCC 환경을 모의할 수 있다고는 하기 어렵다. 즉, 본래 강재가 갖고 있는 SCC 감수성을 정확하게 추측할 수 없을 가능성이 있다.
또, 비특허문헌 3 에 개시된 SCC 감수성 평가 시험 방법은, 변동 하중 사이클을 가하고, 미리 인공적으로 부여한 예균열로부터의 크랙의 진전을 평가하기 때문에, 크랙 진전 과정에 대한 영향은 고려된다. 그러나, 크랙의 생성 과정이 무시되어 있고, SCC 감수성을 토탈로 평가하기 위해서는 불충분하다.
또한, 시험체를 매크로로 생각한 경우 시험 최대 하중이 탄성역 (elastic region) 에 있는 것, 또한 사이클 조건이 마일드한 점에서, 균열 진전 속도가 느리고, 시험에 많은 일수를 요하며, 단기 평가가 곤란하다는 문제도 있다. 본 발명의 목적은, 바이오알코올 환경에 있어서의 강재에 대하여, 실험실적으로 바이오알코올 중의 SCC 환경을 모의하면서, 단기간에서의 평가를 가능하게 하는 SCC 시험 방법을 제공하는 것에 있다.
그래서, 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 연구, 검토를 거듭한 결과, 이하의 과제를 해결하기 위한 수단을 얻었다.
[1] 강재의 알코올 중에서의 응력 부식 균열 감수성을 평가하는 시험으로서, 상기 강재의 단축 인장 시험편을 덮는 셀 중에, 카르복실산 : 0.1 mmol/ℓ 이상 40 mmol/ℓ 미만, 염화물 이온 : 0.05 mg/ℓ 이상 300 mg/ℓ 미만 및 물 : 0.1 vol.％ 이상 5 vol.％ 미만을 포함하는 알코올 용액을 충전하고, 상기 단축 인장 시험편의 인장축 방향으로, 최대 응력을 시험 용액 온도에서의 항복 강도 이상 인장 강도 미만, 최소 응력을 상기 항복 강도의 0 ％ 이상 90 ％ 이하로 하는 변동 응력을, 2.0 × 10-5 ∼ 2.0 × 10-2 Hz 의 주파수로, 상기 단축 인장 시험편에 부하하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
[2] 상기 시험 용액 온도를 0 ℃ 이상 50 ℃ 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
[3] 상기 시험 용액 중의 용존 산소 농도가, 1 ㎎/ℓ 이상인 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2] 에 기재된 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
[4] 상기 변동 응력이 상기 최대 응력에 도달 후, 상기 최대 응력을 30 초 이상 유지하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
[5] 상기 단축 인장 시험편에 있어서, 평행부에 절결 가공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
또, 본 시험에 사용할 수 있는 알코올이란, 지방족의 1 가 알코올을 가리키고, 구체적으로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 시험에 사용할 수 있는 카르복실산이란, 포화 지방산을 가리키고, 구체적으로는 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
또, 본 시험에 사용할 수 있는 염화물 이온은, 무기염류에 포함되는 Cl- 이온을 가리키고, 구체적인 무기염류로는 염화리튬, 염화나트륨, 염화칼슘 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 바이오알코올 환경에 있어서의 강재에 대하여, 실험실적으로, 바이오알코올 중의 SCC 환경을 모의하면서, 단기간에서의 평가를 가능하게 하는 SCC 시험 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은 응력 부식 균열 시험편의 형상예를 나타내는 도면이다.
도 2 는 응력 부식 균열 시험 후의 시험편 단면 (斷面) 의 크랙 발생 상황을 나타내는 현미경 관찰에 의한 도면이다.
이하에, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명자들은 바이오알코올 환경에 있어서의 SCC 의 발생 메카니즘을 조사한 결과, 이하의 것을 지견하였다.
일반적으로, 알코올 중에서는 강재 표면은 산화 피막이 안정적으로 존재할 수 있고, 이 산화 피막으로 강재 표면이 보호되기 때문에, 부식 반응은 거의 진행되지 않는다. 그러나, 수송 파이프 등의 운용시에 변동 하중이 발생하는 개소에 용접부 근방 등이 위치하고, 이 용접부 근방 등에 높은 잔류 응력이 존재한 경우, 국부적으로 소성역의 응력이 부하되고, 기계적으로 표면의 산화 피막이 파괴된다. 이 피막 파괴부에 있어서, 선택적인 애노드 용해가 발생하고, 크랙이 발생한다.
또한, 변동 하중 환경하에 장기간 노출되는 구조체에 있어서는, 피막 파괴부에 있어서의, 국부 부식과, 피막 재생이 몇 번이나 반복되고, 크랙의 진전이 진행되고, 구조를 유지할 수 없게 된다. 크랙 진전 과정을 상세하게 서술하면 이하와 같다. 먼저, 막 생성된 크랙은 신생면이므로, 여기서는 애노드 용해 반응이 일어나지만, 동시에 재산화 피막 형성 반응이 발생하기 때문에, 깊이 방향에 대한 큰 애노드 용해 (크랙 진전) 는 발생하지 않는다.
그러나, 변동 하중에 의해 다시 국부적으로 소성역의 응력이 부하됨으로써, 산화 피막은 다시 파괴되고, 애노드 용해가 발생한다. 이렇게 하여 애노드 용해가 진전되어, 심도가 증가한 크랙은, 보다 고감도의 응력 집중 부위가 된다. 또한, 크랙 선단에서의 산소 공급이 곤란해지고, 피막 형성이 불충분해진다.
또한, 강재 표면과의 산소 농도차와 염화물 이온, 카르복실산의 존재 때문에, 크랙 선단을 선택적인 애노드부로 한 부식 반응이 더욱 용이해지고, 용해 반응이 가속되고, 크랙 진전이 촉진된다. 최종적으로는 구조를 유지할 수 없게 되어, 파단에 이르는 것으로 생각된다. 본 발명자들은, 여기서 얻어진 메카니즘에 관한 지견을 기초로, 바이오알코올 중의 SCC 를 실험실적으로 모의하면서, 단시간에서의 평가 시험을 가능하게 하기 위해 이하의 조건으로 하였다.
본 발명에 있어서는, 단축 인장 시험편을 덮는 셀 중에, 카르복실산 : 0.1 mmol/ℓ 이상 40 mmol/ℓ 미만, 염화물 이온 : 0.05 ㎎/ℓ 이상 300 ㎎/ℓ 미만 및 물 : 0.1 vol.％ 이상 5 vol.％ 미만을 포함하는 알코올 용액을 충전하고, 상기 단축 인장 시험편의 인장축 방향으로, 변동 응력을 부하하는 시험 방법으로 하였다. 본 시험 방법에 있어서 알코올 용액 환경은 바이오알코올 부식 환경을 모의하고 있고, 변동 응력에 의한 응력 부하는 시설의 운용에 의해서 불가피적으로 발생하는 응력을 모의하고 있다.
다음으로, 시험 환경 조건을 한정한 이유에 대해서 설명한다. 바이오알코올에 의한 부식은 알코올 용액 중의 부식 인자의 농도에 크게 좌우된다.
먼저, 카르복실산은 바이오에탄올 중의 국부 부식 인자이고, 강재 표면의 산화 피막을 용해하는 기능을 함과 함께, 산화 피막의 재생을 저해하는 기능을 한다. 기계적으로 표면의 산화 피막이 파괴되는 하중 환경에서는, 균열 발생에는 반드시, 아세트산 등의 카르복실산에 의한 피막 용해를 필요로 하지 않는다. 그러나, 균열 진전에는, 균열 선단에서의 카르복실산에 의한 피막 재생 저해 작용이 필요하다. 그러나, 농도가 0.1 mmol/ℓ 미만에서는 산화 피막의 재생 저해 작용이 충분히 기능하지 않는다. 또한, 40 mmol/ℓ 이상에서는 피막 용해가 광범위하게 미치고, 전체면 부식이 되기 때문에, 카르복실산 농도는 0.1 mmol/ℓ 이상 40 mmol/ℓ 미만으로 하였다. 또, 바람직하게는 0.1 mmol/ℓ 이상 30 mmol/ℓ 미만이다.
또한, 염화물 이온도 바이오알코올 중의 국부 부식 인자이고, 강재의 산화 피막 용해부에서의 애노드 반응을 촉진하는 기능을 한다. 그러나, 농도가 0.05 ㎎/ℓ 미만에서는 부식을 촉진하지 않기 때문에, 0.05 ㎎/ℓ 이상으로 하였다. 또, 바람직하게는 0.1 ㎎/ℓ 이상이다. 한편, 농도가 300 ㎎/ℓ 이상에서는, 부식이 지나치게 촉진되고, 전체면 부식이 되고, 응력 부식 균열이 발생하지 않기 때문에, 300 ㎎/ℓ 미만으로 하였다. 또, 바람직하게는 0.1 ㎎/ℓ 이상 270 ㎎/ℓ 미만이다.
또한, 물도 바이오알코올 중의 부식 거동에 크게 관여한다. 즉, 카르복실산의 해리 프로톤의 수송체로서, 산화 피막 용해 과정에 관여한다. 0.1 vol.％ 미만에서는 용액 중의 해리 프로톤을 수송하기에 불충분하고, 강재 표면의 산화 피막이 용해되지 않고, 부식되지 않는다. 한편, 5 vol.％ 이상에서는, 강재 표면에서 카르복실산의 해리 프로톤이 균일하게 공급되고 전체면 부식이 되기 때문에, 물의 농도는 0.1 vol.％ 이상 5 vol.％ 미만으로 하였다. 또, 바람직하게는 0.3 vol.％ 이상 3 vol.％ 미만이다.
또한, 시험 용액 중의 용존 산소는 산화 피막의 생성에 관여하기 때문에, 그 농도는, 1 ㎎/ℓ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5 ㎎/ℓ 이상이다. 한편, 과도한 산소 농도의 증가는, 그에 따른 시험 설비의 대규모화를 초래하고, 시험의 범용성이 저해된다. 또한, 실제의 바이오알코올 관련 시설 환경에서, 농도가 1000 ㎎/ℓ 이상이 되는 것은 상정할 수 없기 때문에, 상한은 1000 ㎎/ℓ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5 ㎎/ℓ 이상 800 ㎎/ℓ 미만이다.
또, 일반적으로 바이오알코올은, 가솔린과 혼합되어 사용된다. 가솔린은 바이오알코올 중의 부식에 영향을 미치지 않지만, 혼합 후의 조성을 재현할 목적으로, 가솔린을 30 vol.％ 미만 첨가해도 된다.
다음으로 응력 조건에 관해서 설명한다. 바이오알코올 중의 SCC 는 응력 집중에 의한 미끄럼의 발생과, 애노드 용해가 반복되는 메카니즘으로 진전된다고 생각된다. 추가로 말하면, 메카니즘에 크게 관여하는 신생면은, 애노드 용해 반응의 영향을 받고, 단속적으로 생성되거나, 또는 속도를 바꾸면서 생성된다. 또한, 애노드 용해 반응은, 신생면의 생성 속도의 영향을 받고, 신생면에서의 산화 피막의 재생 속도가 신생면의 생성 속도에 미치지 못하는 경우, 현저히 진행된다고 생각된다.
즉, 바이오알코올 환경에서 사용되는 강재의 SCC 환경을 실험실적으로 모의하기 위해서는, 응력 집중부에 대하여, 국소적인 미끄럼이 발생할 수 있을 만큼의 하중이 부가되는 환경이고, 또한 미끄럼의 발생과, 애노드 용해 속도가 서로 영향을 주는 환경일 필요가 있다. 나아가서는, 응력이 완화되고, 균열 선단과 그 근방에서 산화 피막이 충분히 재생된 후, 응력이 증가하여 균열 선단이 선택적으로 피막 파괴된 경우, 균열부에서의 애노드 용해 반응이 가속된다.
그래서, 강재에 대하여 단축 인장 방향으로 변동 응력을 부여하는 것으로 하였다. 변동 응력이면, SCC 메카니즘을 재현하면서, 균열 진전을 가속하고, 단시간에서의 평가가 가능해진다. 균열 진전을 촉진하는 관점에서, 변동 응력 조건은, 시험 용액 온도와 동일한 온도에 있어서의 상기 강재의 항복 강도의 100 ％ 이상, 또한 인장 강도의 100 ％ 미만에 상당하는 응력을 최대 응력으로 하고, 항복 강도의 0 ％ 이상 90 ％ 이하에 상당하는 응력을 최소 응력으로 하였다. 최대 응력이 항복 강도의 100 ％ 미만인 경우, 균열 미발생의 시점에서는 소성역의 응력이 부하되지 않고, 기계적 작용에 의한 표면의 산화 피막 파괴가 발생하지 않는다. 즉, 균열 발생의 전단계로서, 알코올 용액 중의 카르복실산이나 염화물 이온에 의한 피막 용해를 기점으로 한 국부 부식 과정이 필요하게 되므로, 평가까지 장시간을 요하게 된다.
또, SCC 에 의하지 않은 기계적인 파단을 피하기 위해서, 추가로 인장 강도의 100 ％ 미만인 것이 필요하다. 또한, 최소 응력이 항복 강도의 91 ％ 이상인 경우, 균열 근방에서의 응력 완화가 충분히 일어나지 않고, 균열 선단과 그 근방에서 산화 피막이 충분히 재생되지 않고, 응력 증가에 의한 균열 선단에서의 선택적인 애노드 반응의 촉진 효과가 얻어지지 않는다.
한편, 최소 응력이 항복 강도의 0 ％ 미만인 경우 (압축 응력이 된다) 에는, 응력 진폭이 과도하게 커지고, 부식을 수반하지 않는 피로 파괴 현상에 의한 파단이 일어날 수 있다. 즉 강재의 알코올 중에서의 응력 부식 균열 감수성을 정확하게 평가할 수 없다. 따라서, 최소 응력은 항복 강도의 0 ％ 이상 90 ％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는, 항복 강도의 0 ％ 이상 80 ％ 이하이다. 또한, 본 시험에서 산출하는 항복 강도는, 하항복점, 0.2 ％ 오프셋 내력, 0.5 ％ 온셋 내력을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 변동 응력의 주파수는 2.0 × 10-5 ∼ 2.0 × 10-2 Hz 로 하였다. 2.0 × 10-5 Hz 미만에서는 피막 파괴 빈도가 적고, 균열 진전의 촉진 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 2.0 × 10-2 Hz 를 초과한 경우, 균열 선단의 피막 파괴부에서의 피막 재생 시간을 충분히 확보할 수 없고, 균열 진전이 억제된다. 또, 응력 완화 후에서의 응력 증가에 의한 피막 파괴와 거기에서의 애노드 용해를 충분히 발생시키기 위해서, 최대 응력 도달시에는, 30 초 이상 최대 응력을 계속 부하하는 것이 바람직하다.
또한, 시험 용액 온도에 따라, 강재의 기계적 특성이나 부식 반응 속도가 변화되므로, 부식량, SCC 진전의 정도가 상이하다. 실제의 바이오알코올 설비가 놓여지는 온도를 모의하기 위해서, 시험 용액 온도는 0 ℃ 이상 50 ℃ 미만인 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 시험 방법은, 바이오알코올을 모의한 부식 환경에 있어서, 강재에 상기 조건의 변동 응력을 부여함으로써, 실 SCC 환경을 모의하면서, SCC 의 발생을 가속시킨다.
여기서, 대상이 되는 강재는, 베어 강재 또는 도장을 실시한 강재 등, 여러 가지의 상태가 가능하다.
또한, 시험편의 형상에 대해서 특별한 한정은 없지만, 예를 들어, 도 1 에 나타낸 환봉 인장 타입의 형상으로서, 평행부의 조도 (JIS B 0601 : 2001) 를 Rz < 10 ㎛ 로 하는 것이 바람직하다. 또한, 균열의 발생 위치를 한정하고, 또한 보다 조기에서의 평가를 할 목적으로, 시험편의 평행부에 절결 가공을 실시해도 된다. 절결 선단의 곡률 반경이 지나치게 작은 경우, 바이오알코올 환경에서의 균열 생성 과정이 고려되지 않고, SCC 감수성을 토탈로 평가하기 위해서는 불충분해진다. 따라서, 절결 선단의 곡률 반경은 20 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 절결 가공을 실시한 시험편을 사용하는 경우의 부하 응력의 기준은, 절결 바닥을 단면적으로 하여, 동 형상의 시험편을 사용하여 얻어진 항복 강도와 인장 강도를 적용한다.
본 발명에 관련된 시험 방법은, 시험 개시부터 파단에 이를 때까지의 시간을 기초로, 대상으로 하는 강재의 SCC 감수성을 정량적으로 평가하는 것이 가능하다. 또한, SCC 대책을 실시한 강재의, 내 SCC 성 향상 효과를 비교 검토하는 것도 가능해진다. 또한, 시험 기간 중에 파단에 이르지 않아도, 미파단 시험편을 꺼내어, 단면을 관찰함으로써, 크랙 진전 거리로부터 SCC 감수성을 추측할 수도 있다.
실시예 1
이하, 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
일반적인 라인 파이프 용도를 모의한 표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을, 진공 용해로에서 용제 후 또는 전로 용제 후, 연속 주조에 의해 슬래브로 하였다. 이어서, 1230 ℃ 로 가열 후, 마무리 압연 종료 온도 : 820 ℃ 의 조건에서 열간 압연을 실시하여, 13 ㎜ 두께의 강판으로 하였다.
Figure 112016091829673-pct00001
이것들의 강판으로부터, 도 1 에 나타내는 형상의 단축 환봉 인장 시험편 (평행부 치수 : 길이 25.4 ㎜ × 직경 3.81 ㎜Φ) 을 잘라내고, 평행부를 번수 2000 마무리 상당으로 연마하고, 일부에 대하여, 절결 가공 (깊이 250 ㎛, 곡률 반경 50 ㎛, 각도 60°) 을 실시하였다. 그 후, 아세톤 중에서 초음파 탈지를 5 분간 실시하고, 바람에 건조시켜 낮은 변형 속도 인장 시험기에 장착하였다.
또, 시험 온도에 있어서의 강재의 항복 강도와 인장 강도는 SCC 시험 전에 측정하였다. 본 강재에서는, 25 ℃ 에 있어서의 항복 강도 (하항복점) 는 411 MPa, 인장 강도는 511 MPa 였다. 또, 절결 가공을 실시한 강재에서는, 항복 강도 (하항복점) 는 515 MPa, 인장 강도는 623 MPa 였다. 측정한 항복 강도에 대하여 각 조건에 상당하는 응력을 부하하고, 시험재를 덮는 셀 중에, 각 조성의 시험 용액을 충전하고, 240 시간 방치하였다. 본 시험 시간을 연장한 경우에, SCC 가 발생할 가능성은 반드시 부정되는 것은 아니지만, 시험 방법의 실용성의 관점에서, 상기 시험 시간 내인 것이 바람직하다.
시험 기간 중에 파단이 확인된 경우, 그 파단 시간을 기록하였다. 또한, 파단되지 않은 강재에 대해서는, 시험 후에 시험편을 꺼내고, 먼저 현미경에 의한 외관 관찰을 실시하고, 크랙의 유무를 확인하였다. 크랙이 확인된 시험편에 대해서는, 단면을 관찰하고, 단면 최대 크랙 길이를 측정하고, 크랙 진전 거리를 산출하였다. 크랙 길이가 20 ㎛ 미만인 것에 대해서는, 크랙 진전이 충분하지 않고, SCC 감수성 평가 조건으로는 부적절하다고 판단하였다. 이상을 기초로, SCC 의 유무는 이하와 같이 판정하였다.
◎ : 파단
○ : 크랙 있음 (크랙 길이 20 ㎛ 이상)
△ : 미소 크랙 있음 (크랙 길이 20 ㎛ 미만)
× : 크랙 없음
도 2 는 시험 후의 시험편의 단면의 크랙의 발생 상황을 나타내는 현미경 관찰에 의한 도면이다. 크랙의 발생 후, 그것이 진전됨으로써, 도 2 중앙에 보이는 길이 20 ㎛ 이상의 크랙을 관찰할 수 있다. 한편, 발생 후의 진전이 충분히 이루어지지 않은 경우, 도 2 우측에 보이는 길이 20 ㎛ 미만의 미소 크랙에 그친다.
실시한 시험 조건을 표 2, 표 3 에, 결과를 표 4 에 나타낸다.
Figure 112016091829673-pct00002
Figure 112016091829673-pct00003
Figure 112016091829673-pct00004
표 4 로부터 분명한 바와 같이, 발명예 (No.1 ∼ 25) 는 모두, 도 2 에 나타내는 현미경 관찰에 의한 평행부의 단면도에서, 파단되지 않았지만 20 ㎛ 이상의 크랙이 확인된 시험편 (○), 또는 파단된 시험편 (◎) 이고, SCC 가 발생한 것을 알 수 있다.
한편, 비교예 (No.26 ∼ 34) 는 20 ㎛ 미만의 미소 크랙 있음 (△) 이나, 크랙 없음 (×) 의 경우이며, SCC 성의 감수성 평가 조건으로는 부적절하다.

Claims (9)

  1. 강재의 알코올 중에서의 응력 부식 균열 감수성을 평가하는 시험으로서, 상기 강재의 단축 인장 시험편을 덮는 셀 중에, 카르복실산 : 0.1 mmol/ℓ 이상 40 mmol/ℓ 미만, 염화물 이온 : 0.05 mg/ℓ 이상 300 mg/ℓ 미만 및 물 : 0.1 vol.％ 이상 5 vol.％ 미만을 포함하는 알코올 용액을 충전하고, 상기 단축 인장 시험편의 인장축 방향으로, 최대 응력을 시험 용액 온도에서의 항복 강도 이상 인장 강도 미만, 최소 응력을 상기 항복 강도의 0 ％ 이상 90 ％ 이하로 하는 변동 응력을, 2.0 × 10-5 ∼ 2.0 × 10-2 Hz 의 주파수로, 상기 단축 인장 시험편에 부하하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시험 용액 온도를 0 ℃ 이상 50 ℃ 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시험 용액 중의 용존 산소 농도가, 1 ㎎/ℓ 이상인 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변동 응력이 상기 최대 응력에 도달 후, 상기 최대 응력을 30 초 이상 유지하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 변동 응력이 상기 최대 응력에 도달 후, 상기 최대 응력을 30 초 이상 유지하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단축 인장 시험편에 있어서, 평행부에 절결 가공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 단축 인장 시험편에 있어서, 평행부에 절결 가공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 단축 인장 시험편에 있어서, 평행부에 절결 가공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 단축 인장 시험편에 있어서, 평행부에 절결 가공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 알코올 환경에서의 응력 부식 균열 시험 방법.
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