KR101927526B1 - Apparatus for testing hydrogen delayed fracture of steel - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an apparatus for testing a hydrogen delayed fracture of steel. According to an embodiment of the present invention, the test apparatus comprises: a water tank filled with a test solution, and provided with at least one storage space divided by a partition therein; and a specimen support device having a jig frame having a plurality of specimen mounting holes on which a metal specimen is mounted at an internal side, a plurality of specimen bottom plates installed to slide and move in each of the specimen mounting holes, and a plurality of screw members moving each of the specimen bottom plates. Both ends of the metal specimen are individually pressurized and supported by one side of the jig frame and the specimen bottom plates to be bent and mounted in the specimen support device, and with the specimen support device as a medium, the metal specimen is inserted into the storage space to perform a hydrogen delayed fracture test by being immersed in the test solution.

Description

강재 수소지연파괴 시험장치{APPARATUS FOR TESTING HYDROGEN DELAYED FRACTURE OF STEEL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for testing a steel-

본 발명은 강재 수소지연파괴 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에 강재의 수소취성에 지연파괴 시험에 이용되는 강재 수소지연파괴 시험장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a steel hydrogen delay fracture tester used in a delayed fracture test for hydrogen embrittlement of a steel material.

최근 고강도 고품질 강에 대한 수요는 해양구조물, 자동차, 에너지 산업 등에서 증가하고 있다. 그리고 주요 철강 산업의 경우 1GPa 이상의 고강도를 만족시키기 위해 합금조성이나 열연 또는 냉연 공정을 통하여 저온 변태상 및 탄질화물을 얻는 연구가 진행되고 있다.Demand for high-strength, high-quality steel has recently increased in marine structures, automobiles, and the energy industry. In order to satisfy the high strength of 1GPa or more in the major steel industry, studies are underway to obtain low temperature transformation phase and carbonitride through alloy composition, hot rolling or cold rolling process.

한편 고강도 철강의 경우에는 일반 강재에 비해 수소량이 수배 이상 존재하고, 이들 수소는 여러 가지 문제점을 야기한다. 특히 견고하고 강한 고강도 철강소재일수록 수소에 의한 기계적 물성 저하, 즉 수소취성에 의한 지연파괴에 대한 우려가 커지고 있다.On the other hand, in the case of high strength steel, there are several times more hydrogen than the general steel, and these hydrogen causes various problems. Particularly, the stronger and stronger the steel material of high strength, the more the concern about the deterioration of the mechanical properties by hydrogen, that is, the delayed destruction due to hydrogen embrittlement.

지연파괴는 수소취화로부터 야기되며 강 내부로 침입한 수소는 공공, 전위 및 입계와 같은 격자 결함 그리고 다양한 탄화물, 석출물 등에서 우월하게 트랩 되는 것으로 알려져 있다. 또한 트랩 된 이후 응력 작용에 의해 수소가 특정부위에 집중되고 내부 균열이 발생된 이후 수소지연파괴로 이어진다.Delayed fracture is caused by hydrogen embrittlement, and it is known that hydrogen penetrating into the steel is trapped excellently in lattice defects such as vacancies, dislocations and grain boundaries, and various carbides and precipitates. Also, after the trapping, hydrogen is concentrated at a specific site due to the stress action, and hydrogen cracking occurs after the internal crack is generated.

따라서 소재 가공부 크랙 발생 원인 분석 및 잔류수소가 고강도 철강에 미치는 영향과 이로 인한 인과관계 추적 실험 목적의 시험장치가 개발될 필요성이 제기되고 있다.Therefore, there is a need to develop a test system for the purpose of causal relationship tracking analysis and analysis of causes of cracks in material processing part and the effect of residual hydrogen on high strength steel.

한국공개특허 제2016-0010678호(2016.01.28 공개)Korean Patent Publication No. 2016-0010678 (published on Jan. 28, 2016)

본 발명의 실시 예들은 고 강도 강재에 대한 수소지연파괴 여부를 시험 시 신뢰할 수 있는 분석 데이터를 획득할 수 있는 강재 수소지연파괴 시험장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are directed to providing a steel hydrogen delay fracture tester capable of obtaining reliable analytical data at the time of testing for hydrogen retardation failure of high strength steels.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시험용액이 채워지며, 내부에 칸막이에 의해 구획된 적어도 하나 이상의 수납공간을 구비한 수조 및 내측에 금속시편이 장착되는 복수의 시편 장착홀을 갖는 지그 프레임과, 상기 복수의 시편 장착홀 각각에 슬라이딩 이동할 수 있게 설치된 복수의 시편 밀판과, 상기 복수의 시편 밀판 각각을 이동시키는 복수의 스크류부재를 포함한 시편 지지장치를 포함하고, 상기 금속시편은 양단이 각각 상기 지그 프레임의 일측과 상기 시편 밀판에 의해 가압 지지되어 벤딩된 상태로 상기 시편 지지장치에 장착되고, 상기 시편 지지장치를 매개로 상기 적어도 하나 이상의 수납공간에 삽입되어 상기 시험용액에 침지됨에 따라 수소지연파괴 시험을 수행하는 강재 수소지연파괴 시험장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a jig frame having a water tank filled with a test solution and having at least one receiving space partitioned by a partition, and a plurality of specimen mounting holes in which a metal specimen is mounted, And a specimen holding device including a plurality of specimen holder slidably mounted on each of the plurality of specimen mounting holes and a plurality of screw members for moving each of the plurality of specimen holder slats, And the test piece is mounted on the test piece supporting device in a state where the test piece is press-supported by the test piece plate and is bent, and inserted into the at least one receiving space through the test piece supporting device, A steel hydrogen delay fracture tester can be provided.

또한 상기 금속시편의 양단에는 상기 지그 프레임과 상기 시편 밀판에 각각 끼워져 지지되는 오목한 형태의 끼움홈이 마련될 수 있다.The metal specimen may be provided at both ends thereof with concave shaped fitting grooves which are respectively inserted into the jig frame and the specimen plate.

또한 상기 시편 장착홀의 양측 내벽에는 상기 시편 밀판의 안정적 이동을 안내하기 위한 가이드레일이 마련될 수 있다.In addition, guide rails for guiding the stable movement of the specimen slide plate may be provided on both side walls of the specimen mounting hole.

또한 상기 수조는 상부가 개방된 박스 형태로 이루어지고, 상기 수조의 개방된 상부를 덮어 밀폐하는 덮개를 더 포함한다.The water tank is also in the form of a box with an open top, and further includes a lid which covers and hermetically seals the open top of the water tank.

또한 상기 지그 프레임과 상기 시편 밀판은 테프론 재질을 포함한다.Further, the jig frame and the specimen plate include a Teflon material.

본 발명의 실시 예들은 강재의 수소지연파괴 시험 시 측정 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.The embodiments of the present invention can improve the reliability of the measurement data in the hydrogen delay fracture test of the steel material.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수소지연파괴 시험장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시편 지지장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 금속시편을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시편 지지장치에 금속시편을 장착한 과정을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시편 지지장치에 장착된 금속시편을 벤딩시키는 과정을 도시한 것이다.1 shows a hydrogen delay fracture tester according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a specimen holding apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a metal specimen according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a process of mounting a metal specimen on a specimen holding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates a process of bending a metal specimen mounted on a specimen holding apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are provided by way of example so that those skilled in the art will be able to fully understand the spirit of the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description are omitted from the drawings, and the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수소지연파괴 시험장치를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시편 지지장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 금속시편을 도시한 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating a specimen holding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the hydrogen delay fracture tester according to the embodiment of the present invention. It is a perspective view of the Psalms.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 강재 수소지연파괴 시험장치(10)는 수조(20)와, 시편 지지장치(30)를 포함한다.1 to 3, an apparatus 10 for testing a steel hydrogen delay fracture according to an embodiment of the present invention includes a water tank 20 and a specimen support apparatus 30. As shown in FIG.

수조(20)는 상부가 개방된 사각 박스형태의 용기로 이루어질 수 있고, 내부에는 시험용액이 채워진 상태로 마련될 수 있다.The water tank 20 may be a rectangular box-shaped container having an open top, and may be provided with a test solution filled therein.

시험용액은 고강도의 금속시편에 대한 수소에 의한 기계적 물성 저하를 시험하기 위한 염산용액을 포함한다.The test solution contains a hydrochloric acid solution to test the degradation of mechanical properties by hydrogen for high strength metal specimens.

수조(20)의 내부에는 칸막이(21)에 의해 구획된 적어도 하나 이상의 수납공간(22)이 마련된다.At least one storage space (22) partitioned by a partition (21) is provided in the water tank (20).

칸막이(21)는 사각형상의 평판으로 이루어지고, 소정간격을 두고 수조(20) 내부에 복수개 배치될 수 있다. 복수의 칸막이(21)에 의해 구획된 공간에는 시편 지지장치(30)가 삽입되는 수납공간(22)을 이룬다.The partition 21 is a flat plate having a rectangular shape, and a plurality of the partition 21 can be arranged inside the water tub 20 at predetermined intervals. The space partitioned by the plurality of partitions 21 forms a storage space 22 into which the sample supporting device 30 is inserted.

칸막이(21)는 수조(20)의 내벽에 고정 설치될 수 있고, 또는 수조(20) 내벽에 마련된 슬롯(미도시)을 따라 분리 가능하게 장착될 수 있다.The partition 21 can be fixed to the inner wall of the water tank 20 or detachably mounted along a slot (not shown) provided on the inner wall of the water tank 20. [

칸막이(21)는 투명한 아크릴 재질로 이루어질 수 있고, 칸막이(21)이 의해 구분된 수납공간(22)의 상호 연통을 위해 칸막이(21)에는 하나 이상의 연통홀(미도시)이 형성될 수 있다.The partition 21 may be made of a transparent acrylic material and one or more communication holes (not shown) may be formed in the partition 21 for mutual communication of the storage space 22 divided by the partition 21. [

수조(20) 내부에 공급된 시험용액은 칸막이(21)에 형성된 연통홀을 통해 복수의 수납공간(22)에 채워지게 된다.The test solution supplied into the water tank 20 is filled in the plurality of storage spaces 22 through the communication holes formed in the partition 21. [

수조(20)의 개방된 상부는 덮개(25)에 의해 기밀을 유지한 상태로 밀폐될 수 있다.The open top of the water tank 20 can be sealed with the lid 25 kept airtight.

덮개(25)는 하부가 개방된 박스 형태로 이루어질 수 있고, 투명한 아크릴 재질로 마련될 수 있다.The lid 25 may be a box-shaped box having an open bottom, and may be made of a transparent acrylic material.

수조(20)의 외면 일측에는 수조(20) 내부에 채워진 시험용액의 배수를 위한 배수관(23)이 설치될 수 있고, 배수관(23)에는 개폐밸브(24)가 설치될 수 있다.A drain pipe 23 for drainage of the test solution filled in the water tank 20 may be installed at one side of the outer surface of the water tank 20 and an opening and closing valve 24 may be installed to the drain pipe 23.

시편 지지장치(30)는 내부가 빈 사각 프레임 형태로 이루어진 지그 프레임(31)을 포함한다.The specimen supporting device 30 includes a jig frame 31 having an internal hollow rectangular frame shape.

지그 프레임(31)은 스틸 소재 외면에 테프론 재질이 코팅된 형태로 이루어질 수 있고, 지그 프레임(31)의 내부는 다수의 격벽(32)에 의해 상호 구획된 복수의 시편 장착홀(33)이 형성된다.The jig frame 31 may be formed by coating a Teflon material on the outer surface of the steel material and a plurality of specimen mounting holes 33 partitioned by a plurality of partitions 32 may be formed inside the jig frame 31 do.

복수의 시편 장착홀(33)은 한번 실험 시 다수의 금속시편(50)의 측정 실험이 가능하도록 하여 측정 데이터의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The plurality of specimen mounting holes 33 enable measurement experiments of a plurality of metal specimens 50 in an experiment, thereby improving the reliability of measurement data.

본 실시 예에서는 시편 장착홀(33)이 4개소 구비된 예를 도시하나, 시편 장착홀(33)의 수는 시험 조건에 따라 변경 가능하다.In this embodiment, four specimen mounting holes 33 are provided, but the number of specimen mounting holes 33 can be changed according to the test conditions.

시편 장착홀(33)에는 금속시편(50)을 가압하여 소정 곡률로 벤딩시키기 위한 시편 밀판(40)이 구비된다.The specimen mounting hole 33 is provided with a specimen plate 40 for pressing the metal specimen 50 to bend the specimen 50 at a predetermined curvature.

시편 밀판(40)은 시편 장착홀(33)에 슬라이딩 이동할 수 있게 설치된다.The specimen plate 40 is slidably mounted on the specimen mounting hole 33.

시편 밀판(40)은 사각 막대 형상으로 이루어지고, 좌우 양단은 시편 장착홀(33)의 양측 내벽에 형성된 가이드레일(35)에 결합되어, 안정적 직선 이동이 가능하게 된다.The test piece plate 40 is formed in a rectangular bar shape and its left and right ends are coupled to the guide rails 35 formed on the inner wall of both sides of the test piece mounting hole 33 to enable stable linear movement.

시편 밀판(40)은 테프론 재질로 형성될 수 있다.The test piece plate 40 may be formed of a Teflon material.

시편 밀판(40)은 지그 프레임(31)의 일측에 결합된 스크류부재(41)의 조작에 의해 이동할 수 있다.The test piece plate 40 can be moved by the operation of the screw member 41 coupled to one side of the jig frame 31.

스크류부재(41)는 지그 프레임(31)의 일측을 관통하여 결합되며, 단부는 시편 밀판(40)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 따라서 스크류부재(41)의 회전방향에 따라 시편 밀판(40)은 시편 장착홀(33)에서 전후로 이동할 수 있다.The screw member 41 is coupled through one side of the jig frame 31, and the end thereof can be rotatably supported on the test sample plate 40. Therefore, the specimen plate 40 can move back and forth in the specimen mounting hole 33 along the direction of rotation of the screw member 41.

금속시편(50)은 길이가 긴 장방형태의 막대로 이루어질 수 있고, 길이방향 양단이 지그 프레임(31)과 시편 밀판(40)에 각각 지지될 수 있다.The metal specimen 50 may be made of a rod having a long rectangular shape and both ends in the longitudinal direction may be supported by the jig frame 31 and the specimen plate 40, respectively.

금속시편(50)의 양단에는 지그 프레임(31)과 시편 밀판(40)에 각각 끼워져 지지되기 위한 오목한 형태의 끼움홈(51)이 마련된다.Both ends of the metal specimen 50 are provided with a fitting groove 51 having a concave shape for being supported by the jig frame 31 and the specimen plate 40, respectively.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 강재 수소지연파괴 시험장치를 이용한 시험방법에 대하여 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a test method using a steel hydrogen delay fracture tester according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 4, and 5. FIG.

먼저, 수조(20)에 시험용액을 채운 상태로 준비한다. 그리고 도 4와 같이 시편 지지장치(30)에 금속시편(50)을 장착한다.First, the water tank 20 is filled with the test solution. Then, the metal specimen 50 is mounted on the specimen supporting device 30 as shown in FIG.

금속시편(50)은 시편 지지장치(30)에 구비된 시편 장착홀(33)에 끼운 상태에서 스크류부재(41)를 회전 조작하여 시편 밀판(40)을 이동시킴에 의해 도 5와 같이 금속시편(50)이 실험 목적의 벤딩각도를 갖도록 한다.The metal specimen 50 is rotated by operating the screw member 41 while being inserted into the specimen mounting hole 33 provided in the specimen supporting apparatus 30 to move the specimen plate 40, (50) has an experimental bending angle.

이 경우, 금속시편(50)은 양단의 끼움홈(51)이 각각 지그 프레임(31)과 시편 밀판(40)에 끼워진 상태로 가압 지지됨에 따라 벤딩 각도가 틀어지는 것을 방지하면서 지속적 유지가 가능하게 된다.In this case, since the fitting grooves 51 at both ends of the metal specimen 50 are pressed and supported while being sandwiched between the jig frame 31 and the specimen plate 40, it is possible to maintain the bending angle of the metal specimen 50, .

하나의 시편 장착홀(33)에 금속시편(50)의 장착이 완료되면, 다른 하나의 시편 장착홀(33)에 동일한 방법으로 금속시편(50)을 장착한다.When the mounting of the metal specimen 50 to one specimen mounting hole 33 is completed, the specimen 50 is mounted to the other specimen mounting hole 33 in the same manner.

시편 지지장치(30)에 형성된 복수의 시편 장착홀(33)에 금속시편(50)의 장착이 모두 완료되면, 시편 지지장치(30)를 직립한 상태에서 수조(20)의 수납공간(22)에 삽입시킨다.When the mounting of the metal specimen 50 to the plurality of specimen mounting holes 33 formed in the specimen supporting device 30 is completed, the specimen supporting device 30 is lifted up from the accommodating space 22 of the water tub 20, .

이때, 수조(20)의 수납공간(22)에 수납된 시편 지지장치(30)는 금속시편(50)만이 시험용액에 침적된 상태를 유지하고, 다른 부분(예로서, 스크류부재)은 시험용액과 접촉되지 않은 상태이다.At this time, in the specimen holding device 30 housed in the storage space 22 of the water tank 20, only the metal specimen 50 is kept immersed in the test solution, and another part (for example, screw member) As shown in Fig.

수조(20)의 수납공간(22)에 시편 지지장치(30)의 수납이 완료되면, 수조(20)의 개방된 상부에 덮개(25)를 닫아 밀폐시키고, 일정시간(실험요구시간)이 경과한 후 가공을 통해 금속시편(50)에 대한 잔류수소를 측정한다.The lid 25 is closed at the open upper portion of the water tub 20 and the lid 25 is closed so that a predetermined period of time After that, residual hydrogen for the metal specimen 50 is measured through processing.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.The foregoing has shown and described specific embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

10: 수조지연파괴 시험장치, 20: 수조,
21: 칸막이, 22: 수납공간,
23: 배수관, 24: 개폐밸브,
25: 덮개, 30: 시편 지지장치,
31: 지그 프레임, 32: 격벽,
33: 시편 장착홀, 35: 가이드 레일,
40: 시편 밀판, 41: 스크류 부재,
50: 금속시편, 51: 끼움홈.10: water tank delay tester, 20: water tank,
21: partition, 22: storage space,
23: drain pipe, 24: opening / closing valve,
25: cover, 30: specimen holding device,
31: jig frame, 32: partition wall,
33: specimen mounting hole, 35: guide rail,
40: specimen plate, 41: screw member,
50: metal specimen, 51: fitting groove.

Claims (5)

상부가 개방된 박스형태로 이루어져 시험용액이 채워지며, 내부에 연통홀을 갖는 칸막이에 의해 구획된 적어도 하나 이상의 수납공간을 구비한 수조;
상기 수조의 개방된 상부를 덮어 밀폐하는 덮개; 및
내측에 복수의 시편 장착홀을 가지며 테프론 재질로 형성된 지그 프레임과, 상기 복수의 시편 장착홀 각각에 구비된 가이드레일에 슬라이딩 이동할 수 있게 설치되며 테프론 재질로 형성된 복수의 시편 밀판과, 상기 지그 프레임에 결합되며 상기 복수의 시편 밀판 각각을 이동시키는 복수의 스크류부재를 포함한 시편 지지장치;를 포함하고,
금속시편은 양단에 형성된 끼움홈이 각각 상기 지그 프레임의 일측과 상기 시편 밀판에 의해 끼워져 가압 지지되어 벤딩된 상태로 상기 시편 지지장치에 장착되고, 상기 시편 지지장치를 매개로 상기 적어도 하나 이상의 수납공간에 삽입되어 상기 시험용액에 침지됨에 따라 수소지연파괴 시험을 수행하는 강재 수소지연파괴 시험장치.A water tank having at least one receiving space filled with the test solution and having a communication hole therein, the at least one receiving space being in the form of a box having an open top;
A cover for covering and sealing the open top of the water tank; And
A plurality of specimen slide plates slidably mounted on the guide rails provided in each of the plurality of specimen mounting holes and formed of Teflon material; And a specimen holding device including a plurality of screw members which are coupled and move each of the plurality of specimen slats,
The metal specimen is mounted on the specimen supporting device in a state where the fitting grooves formed at both ends are respectively inserted and supported by one side of the jig frame and the specimen plate and pressed and supported, And the hydrogen delay fracture test is carried out as it is immersed in the test solution. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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