KR102154632B1 - 금속의 수소취성 시험장치 - Google Patents

Abstract

금속의 수소취성 시험장치가 개시된다. 본 발명에 따른 금속의 수소취성 시험장치는, 내부에 원형의 공간부가 한쪽으로 개방되도록 형성되고, 바닥에는 설치공이 형성된 하우징; 일단에 금속시험시편의 일단이 고정되도록 구성되어 일단은 상기 공간부에 위치하고 타단은 상기 하우징의 외부에 위치하도록 상기 설치공에 고정 결합되는 시편 고정부재; 상기 시편 고정부재와 마주보는 영역에 상기 금속시험시편의 타단이 고정되도록 구성되어 상기 공간부에서 이동 가능하게 설치되는 피스톤; 상기 공간부를 폐쇄하도록 상기 하우징에 결합되는 커버부재; 및 일단이 기밀을 유지하여 상기 커버부재를 관통하여 상기 피스톤에 결합되고, 타단은 상기 커버부재의 외부에 위치하여 인장시험기와 연결되는 연결부재를 포함하고, 상기 연결부재의 타단을 인장시험기의 한쪽과 연결하거나, 상기 연결부재의 타단을 상기 인장시험기의 한쪽에 연결하고 상기 시편 고정부재의 타단을 상기 인장시험기의 다른쪽에 연결한 후 상기 공간부에 수소를 공급하여 상기 금속시험시편을 수소 분위기 내에서 인장시험할 수 있도록 된 것이다. 본 발명에 의하면, 하우징의 내부에 금속시험시편을 설치한 후 하우징의 공간부로 고압의 수소를 공급하여 금속시험시편을 인장함으로써, 수소 분위기 내에서 금속의 특성 변화를 측정할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

금속의 수소취성 시험장치{TEST DEVICE FOR METALLIC MATERIALS RESISTANT TO HYDROGEN EMBRITTLEMENT}

본 발명은 금속의 수소취성 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고온 고압의 가스 또는 저온고압의 가스가 금속에 취화되어 발생되는 금속의 특성 변화를 측정할 수 있고, 하우징 내부의 온도를 조절할 수 있으며, 시험장치의 무게와 부피 및 부속품 등을 현저하게 줄일 수 있고, 설치시간을 단축할 수 있으며, 가스의 누설 위험성을 감소시킬 수 있는 금속의 수소취성 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고압수소나 액체수소에 노출된 금속소재는 수소의 금속 내 침투 및 게재물이나 불순물과의 반응에 수반되는 기포 발생 등으로 금속조직이 손상을 입게 된다. 손상 정도의 직접적인 측정을 위해서는 수소 분위기 내에서 소재역학시험을 수행하는 방법이 일반적이다. 즉 고압의 수소 분위기가 형성된 용기 내에 시험편을 장착하고, 시험편의 양단은 푸쉬-풀 로드(push-pull rod)를 결속하여 외부에 존재하는 만능 재료 시험기로부터 압축 혹은 인장하중을 시험편에 전달할 수 있도록 된 형태가 일반적이다.

고압의 수소가스를 포함하고 있는 용기의 푸쉬-풀 로드는 O-링이나 밀폐제 등으로 기밀(sealing)이 잘 된 상태에서 용기와 로드 사이의 마찰로 인한 하중손실 없이 재료 시험기에서 발생된 하중을 장착된 시험편에 전달할 필요가 있고, 하중손실이 불가피할 경우에는 하중에 대한 보상을 필요로 한다. 따라서 정밀한 기계적 하중 전달과 기밀 문제의 상충으로 인해 100MPa 이상의 고압시험을 하기 위해서는 고가의 만능 시험기 융합형태의 오토클레이브(autoclave)와 같은 시스템이나 고도의 수소압력 및 기계적 부하 정밀 제어와 같은 복잡한 시험장비 및 기법이 필요하다.

이에 대한 해결책으로 앰풀형 시험편을 이용하여 소량의 수소를 충전한 이후 시험편의 거동을 살펴보는 연구가 진행된 바 있다. 그러나 이러한 종래의 수소 충전식 앰풀형 시험편을 이용하면 시험편의 내면은 수소 가스와 상호작용이 일어나지만 외면은 공기 중에 노출되어 수소 분위기와는 다른 변형 거동이 나타나는 단점이 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 오토클래이브의 크기가 매우 크기 때문에 시험을 위한 준비과정 시간이 매우 길고 위험할 뿐만 아니라 오토클래이브의 체적이 크기 때문에 실링 부위에서 발생하는 누설 위험성 또한 크며, 복잡한 구조의 오토클래이브는 잦은 수리로 인한 고가의 소모품 교체 문제가 발생된다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 종래기술로서, 대한민국등록특허 제10-1154189호(공고일 : 2012.06.18)에는 선상 수소재료 내장형 앰풀 시험편 및 이를 이용한 인장 시험 방법이 개시되어 있으나, 이러한 인장시험방법은, 시험온도를 설정할 수 없고, 공급되는 가스의 압력이나 누출 등을 감지할 수 없는 등의 문제점이 있었다.

. 대한민국등록특허 제10-1154189(공고일 : 2012.06.18)호

본 발명의 목적은, 고온 고압의 수소 또는 저온고압의 수소가 금속에 취화되어 발생되는 금속의 특성 변화를 측정할 수 있도록 수소 분위기에 노출된 금속시험시편을 인장시험할 수 있는 금속의 수소취성 시험장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 구조가 단순하여 조립성이 향상될 수 있고, 하우징 내부의 온도를 조절할 수 있는 금속의 수소취성 시험장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부에 원형의 공간부가 한쪽으로 개방되도록 형성되고, 바닥에는 설치공이 형성된 하우징; 일단에 금속시험시편의 일단이 고정되도록 구성되어 일단은 상기 공간부에 위치하고 타단은 상기 하우징의 외부에 위치하도록 상기 설치공에 고정 결합되는 시편 고정부재; 상기 시편 고정부재와 마주보는 영역에 상기 금속시험시편의 타단이 고정되도록 구성되어 상기 공간부에서 이동 가능하게 설치되는 피스톤; 상기 공간부를 폐쇄하도록 상기 하우징에 결합되는 커버부재; 및 일단이 기밀을 유지하여 상기 커버부재를 관통하여 상기 피스톤에 결합되고, 타단은 상기 커버부재의 외부에 위치하여 인장시험기와 연결되는 연결부재를 포함하고, 상기 연결부재의 타단을 인장시험기의 한쪽과 연결하거나, 상기 연결부재의 타단을 상기 인장시험기의 한쪽에 연결하고 상기 시편 고정부재의 타단을 상기 인장시험기의 다른쪽에 연결한 후 상기 공간부에 수소를 공급하여 수소 분위기 내에서 상기 금속시험시편을 인장시험을 할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 금속의 수소취성 시험장치에 의해 달성된다.

상기 하우징에는, 열매체용 유로가 형성되고, 상기 유로의 입구와 출구는 열교환장치와 연결되며, 상기 열교환장치의 작동으로 열매체유가 상기 유로를 순환하여 상기 공간부 내의 시험온도를 조절하도록 구성될 수 있다.

상기 하우징에는, 상기 공간부로 수소를 공급하기 위한 가스공급노즐이 관통 설치되고, 상기 가스공급노즐에는 압력센서가 구비될 수 있다.

상기 하우징에는, 상기 공간부의 온도를 감지하여 상기 공간부 내의 시험온도를 조절하도록 하기 위한 온도감지센서가 관통 설치될 수 있다.

상기 피스톤에는, 상기 공간부에 수소가 고압으로 공급될 때 상기 피스톤의 양면에 동일한 압력이 작용하도록 하기 위한 밸런스홀이 형성되되, 상기 밸런스홀은 상기 공간부와 상기 커버부재의 내부가 연통되도록 상기 피스톤을 관통하여 형성될 수 있다.

상기 커버부재에는, 상기 커버부재 내부로 노출되는 수소를 감지하기 위한 가스검지통로가 마련될 수 있다.

본 발명에 의하면, 하우징의 내부에 금속시험시편을 설치한 후 하우징의 공간부로 고압의 수소를 공급하여 수소 분위기 내에서 금속시험시편을 인장함으로써, 수소 분위기에 노출된 금속의 특성 변화를 측정할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 하우징 내부로 열매체유를 순환시킬 수 있음으로써, 금속시험시편이 위치하는 공간부의 온도를 조절할 수 있다. 즉, 금속시험시편의 시험온도를 임의로 조절할 수 있음으로써 시험의 정확성을 높일 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 커버부재에 수소를 감지할 수 있는 가스검지통로가 구비됨으로써 공간부로부터 누출되는 수소를 감지하여 누설량이 감지되는 경우에 시험을 종료하도록 함으로써 안전성이 향상될 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 금속의 수소취성 시험장치는 구조가 단순하여 조립이 쉽고 교체가 용이하는 등의 운용이 용이한 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 인장시험장치를 도시한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 금속의 수소취성 시험장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 금속의 수소취성 시험장치의 결합상태 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 금속의 수소취성 시험장치의 작용을 설명하기 위한 개략적 단면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 금속의 수소취성 시험장치의 작용을 설명하기 위한 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

그리고, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

첨부된 도면 중에서, 도 3은 본 발명에 따른 금속의 수소취성 시험장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 금속의 수소취성 시험장치의 결합상태 사시도이며, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속의 수소취성 시험장치(10)는 고온고압의 수소 또는 저온고압의 수소를 금속시험시편(100)이 설치된 공간에 공급하여 금속시험시편(100)을 수소에 노출시킨 상태에서 인장시험을 실시하여 금속시험시편(100)의 수소취성을 시험하기 위한 것으로, 내부에 원형의 공간부(22)가 한쪽으로 개방되도록 형성되고, 바닥에는 설치공(24)이 형성된 하우징(20)과, 일단에 금속시험시편(100)의 일단이 고정되도록 구성되어 일단은 공간부(22)에 위치하고 타단은 하우징(20)의 외부에 위치하도록 설치공(24)에 고정 결합되는 시편 고정부재(70)와, 시편 고정부재(70)와 마주보는 영역에 금속시험시편(100)의 타단이 고정되도록 구성되어 공간부(22)에서 이동 가능하게 설치되는 피스톤(30)과, 공간부(22)를 폐쇄하도록 하우징(20)에 결합되는 커버부재(40)와, 일단이 기밀을 유지하여 커버부재(40)를 관통하여 피스톤(30)에 결합되고, 타단은 커버부재(40)의 외부에 위치하여 인장시험기(200)와 연결되는 연결부재(50)를 포함한다.

이러한 금속의 수소취성 시험장치(10)를 보다 구체적으로 설명한다.

하우징(20)은, 각각의 구성요소를 지지하고 피스톤(30)과 연결부재(50)가 공간부(22)에서 직선운동을 하도록 하기 위한 것으로, 내부에 원형의 공간부(22)가 한쪽으로 개방되도록 형성되고, 바닥에는 설치공(24)이 형성된다.

이러한 하우징(20)에는, 도 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 열매체가 순환하기 위한 유로(26)가 형성된다. 이 유로(26)는 공간부(22)의 온도를 상승시키거나 하강시키기 위한 열매체유가 순환하도록 형성된다. 그리고 유로(26)의 입구와 출구는 열교환장치(300)와 연결된다. 이러한 유로(26)에 의해 열교환장치(300)가 작동되면 열매체유가 유로(26)를 순환하여 공간부(22) 내의 시험온도를 조절하게 된다. 이때, 열교환장치(300)가 열매체유의 온도를 낮게 할 경우에 공간부(22)의 온도는 설정온도로 낮아질 것이며, 열매체유의 온도를 높일 경우에 공간부(22)의 온도는 설정온도로 높아질 것이다.

하우징(20)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 공간부(22) 내의 온도를 측정하기 위한 온도감지센서(60)이 설치된다. 이 온도감지센서(60)는 하우징(20)을 관통하여 감지단이 공간부(22)로 노출되도록 설치된다.

한편, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전술한 온도감지센서(60)가 공간부(22)의 온도를 감지하면 제어부(90)는 온도감지센서(60)가 감지한 온도감지신호를 토대로 열교환장치(300)를 제어할 수 있다. 즉, 온도감지센서(60)가 감지한 공간부(22)의 온도값을 토대로 열교환장치(300)를 제어하여 공간부(22)의 온도를 높이거나 낮출 수 있는 것으로, 이 구성에 의해 금속시험시편(100)의 시험온도를 제어할 수 있게 된다.

하우징(20)에는, 공간부(22)로 고온고압의 수소 또는 저온고압의 수소(본 실시예에서는 수소로 한정하였으나 이에 국한되는 것은 아니고 다양한 가스가 적용될 수 있음)를 공급하기 위한 가스공급노즐(80)이 관통 설치된다. 이 가스공급노즐(80)은 수소공급부(도시되지 않음)로부터 공급되는 고온고압의 수소 또는 저온고압의 수소를 공간부(22)에 가압하기 위한 것이다. 그리고, 가스공급노즐(80)에는 공급되는 수소의 압력 또는 공간부(22) 내의 압력을 감지하기 위한 압력감지센서(82)가 구비된다.

시편 고정부재(70)는, 금속시험시편(100)의 일단을 고정하기 위한 것으로, 금속시험시편(100)의 일단이 고정되도록 일단(74)에 고정홈(72)이 형성되고, 고정홈(72)이 형성된 일단(74)은 공간부(22)에 위치하고 타단(76)은 하우징(20)의 외부에 위치하도록 설치공(24)에 고정 결합된다. 이러한 시편 고정부재(70)는, 일단(74)은 원통형으로 이루어지고 타단(76)은 일단(74)보다 작은 직경으로 형성되며 타단(76)의 외주면에는 나사산이 형성되어, 하우징(20)의 공간부(22) 입구를 통하여 삽입된 후 타단(76)이 설치공(24)을 관통하여 외부로 노출되며, 너트(78)에 의해 하우징(20)에 고정 결합된다. 그리고, 설치공(24)의 내주면과 타단(76)의 외주면 사이에는 기밀유지용 패킹이 설치된다. 이때, 금속시험시편(100)은 다양한 고정수단들에 의해 시편 고정부재(70)의 고정공(72)에 고정된다.

한편, 금속시험시편(100)의 일단은 시편 고정부재(70)의 일단(74)에 형성된 고정홈(72)에 체결되어 결합될 수 있다.

이와 같이 구성되 시편 고정부재(70)는, 고정수단에 의해 인장시험장치(200)에 고정될 수도 있고, 고정되지 않을 수도 있다.

피스톤(30)은, 하우징(20)의 공간부(22)에서 직선방향으로 왕복운동이 가능하도록 공간부(22)에 설치되는 것으로, 시편 고정부재(70)와 마주보는 영역에 금속시험시편(100)의 타단이 고정되도록 구성되어 공간부(22)에서 이동 가능하게 설치된다. 이러한 피스톤(30)의 외주면에는 기밀유지용 패킹이 설치된다. 그리고, 시편 고정부재(70)와 마주보는 면의 중앙에는 금속시험시편(100)의 타단이 삽입되어 고정되기 위한 고정홈(32)이 형성되고, 반대면의 중앙에는 연결부재(50)의 일단이 삽입되어 고정되기 위한 결합홈(34)이 형성된다. 이때, 금속시험시편(100)의 타단은 피스톤(30)의 고정홈(32)에 체결되어 고정될 수 있고, 연결부재(50)의 일단은 결합홈(34)에 체결되어 결합될 수 있다.

또한, 피스톤(30)에는, 공간부(22)에 수소가 고압으로 공급될 때 피스톤(30)에 작용하는 압력을 분산시키기 위한 밸런스홀(36)이 공간부(22)와 커버부재(40)의 내부를 연통되도록 관통 형성된다. 즉, 인장시험기(200)가 작동하지 않은 상태에서 공간부(22)에 공급된 고압의 수소가 피스톤(30)의 일면(설치공 쪽 면)에만 작용하여 피스톤(30)을 커버부재(40) 쪽으로 밀어내는 압력을 가하는 상태가 되므로, 이를 해소하기 위하여 피스톤(30)에 연결부재(50)가 당기는 방향으로 밸런스홀(36)을 관통 형성하여 공간부(22)로 공급된 고압의 수소 가스가 밸런스홀(36)을 통하여 커버부재(40)의 내부로 이동하여 피스톤(30)의 타면에도 압력을 가하는 상태가 되도록 한다. 따라서, 공간부(22)와 커버부재(40)의 내부의 압력은 동일하여 피스톤(30)의 양면에 걸리는 압력이 동일하게 되므로 피스톤(30)은 힘의 평형을 이룰 수 있다. 이에 따라 인장시험기(200)로 금속시험시편(100)의 인장시험을 보다 정확하게 할 수 있게 된다.

커버부재(40)는, 하우징(20)의 공간부(22) 입구쪽에 결합되어 공간부(22)를 폐쇄하기 위한 것이다. 이러한 커버부재(40)는 하우징(20)에 체결되어 결합되므로 조립 및 분해가 용이하게 이루어질 수 있으며, 하우징(20)의 단면과 커버부재(40)의 내측면 사이에는 기밀유지용 패킹이 설치된다. 이와 같은 커버부재(40)가 하우징(20)에 결합되므로 공간부(22)에 설치되는 피스톤(30)의 이탈이 방지된다.

전술한 커버부재(40)에는, 중앙에 연결부재(50)과 관통하기 위한 관통공(48)이 형성된다. 이 관통공(48)에는 기밀유지용 패킹이 설치됨은 당연하다. 그리고 공간부(22)에서 커버부재(40) 내부로 과도하게 노출되는 수소를 감지하기 위한 가스검지통로(42)가 마련된다. 이 가스검지통로(42)는 가스검지센서(44)(가스디텍터)와 연결된다. 따라서 가스검지센서(44)가 커버부재(40) 내부로 노출되는 수소를 검지하면 인장시험을 종료하도록 하여 안전성을 확보할 수 있다. 다시 설명하면, 커버부재(40)의 내부에는 밸런스홀(36)을 통하여 공간부(22)로 공급된 수소가 유입된다. 그러나 설정된 양 이상의 수소가 커버부재(40)의 내부로 유입되는 경우에, 가스검지센서(44)는 이를 감지하여 인장시험을 종료하도록 할 수 있는 것이다.

연결부재(50)는, 피스톤(30)과 인장시험기(200)를 연결하기 위한 것으로, 일단이 기밀을 유지하여 커버부재(40)를 관통하여 피스톤(30)에 결합되고, 타단은 커버부재(40)의 외부에 위치하여 인장시험기(200)와 연결된다. 연결부재(50)의 외주면과 커버부재(40)의 가동영역에는 기밀유지용 패킹이 설치됨은 당연하다.

전술한 인장시험장치(100)는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 전술한 바와 같이 금속의 수소취성 시험장치(10)의 작용을 설명한다.

먼저, 금속시험시편(100)의 일단은 시편 고정부재(70)에 결합하고, 타단은 피스톤(30)에 결합한 후, 시편 고정부재(70)를 공간부(22)로 삽입하여 설치공(24)으로 타단(76)이 노출되도록 한다. 설치공(24)을 통하여 하우징(20)의 외부로 노출된 타단(76)에 너트를 체결하여 시편 고정부재(70)를 하우징(20)에 견고하게 고정한다.

이어서, 피스톤(30)의 반대면(공간부를 기준으로 외측을 향하는 면)에 연결부재(50)를 연결하여 고정한다. 이때, 연결부재(50)는 피스톤(30)을 공간부(22)에 삽입하기 전에 피스톤(30)에 조립할 수도 있다.

금속시험시편(100)이 결합된 피스톤(30)과 시편 고정부재(70)의 조립이 완료되면, 커버부재(40)를 하우징(20)에 체결하여 결합한다. 이때, 연결부재(50)의 타단이 외부로 노출되도록 한다.

한펴, 하우징(20)에 온도감지센서(60)와 가스공급노즐(80)을 설치하고, 가스공급노즐(80)에는 압력센서(82)를 설치한다.

또한, 커버부재(40)의 가스검지통로(42)는 가스검지센서(44)와 연결시키며, 유로(26)는 열교환장치(300)의 각 라인과 연결한다.

이 과정으로 금속의 수소취성 시험장치(10)의 조립이 완료된다. 이러한 조립은 금속의 수소취성 시험장치(10)의 구성요소가 적고 소형이며 조립구조가 단순하므로 금속시험시편(100)를 설치하거나 조립하는 작업이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있다.

이어서, 연결부재(50)의 타단을 인장시험기(200)의 한쪽(도 5를 기준으로 상부)에 고정하고, 시편 고정부재(70)의 타단(76)을 인장시험기(200)의 다른쪽(도면 5를 기준으로 하부)에 연결 고정하여 금속의 수소취성 시험장치(10)를 인장시험기(200)에 설치한다.

본 실시예에서는 연결부재(50)와 시편 고정부재(70)를 각각 인장시험기(200)의 상부와 하부에 각각 고정하였으나, 이에 국한되는 것은 아니고, 인장시험기(200)의 구조에 따라 그 고정위치가 달라질 수 있다. 즉, 연결부재(50)의 타단을 인장시험기(200)의 상부에 연결한 후 지그 등으로 커버부재(40)를 인장시험기(200)의 일부에 지지하며, 시편 고정부재(70)의 타단(76)은 고정하지 않은 상태에서 연결부재(50)를 인장하여 인장시험을 실시할 수도 있다.

전술한 과정으로 금속의 수소취성 시험장치(10)의 설치가 완료되면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 열교환장치(300)를 작동시켜 열매체가 유로(26)를 순환하도록 하여, 금속시험시편(100)이 위치한 공간부(22)의 온도를 설정된 온도로 상승시키거나 하강시킨다. 이는 온도센서(60)가 감지한 공간부(22)의 온도값을 토대로 제어부(400)가 열교환장치(300)를 제어하여 열매체의 순환을 제어함으로써 달성될 수 있다.

공간부(22)의 온도가 시험온도로 설정되고 설정온도가 되면, 가스공급노즐(80)을 개방하여 고압의 수소를 공간부(22)로 공급하여 금속시험시편(100)을 수소에 노출시켜 공간부(22)를 수소 분위기로 형성한다.

이어서, 인장시험기(200)를 작동시켜 인장시험기(200)가 연결부재(50)를 당기도록 한다.

이 과정으로 공간부(22)에 위치한 금속시험시편(100)은 고압의 수소에 노출된 상태에서 인장시험이 이루어질 수 있다. 물론, 수소 분위기 내에서 소정의 시간이 경과한 후 인장시험이 이루어지도록 할 수도 있다.

한편, 인장시험기(200)의 작동으로 금속시험시편(100)에 인장이 가해져 파단되면, 금속시험시편(100)의 소수 분위기 내에서 금속시험시편(100)의 손상 거동을 측정한다.

전술한 시험이 진행되는 과정에서, 가스검지통로(42)로 수소가 누출되는 경우에 가스감지센서(44)가 이를 감지한다. 제어부(400)는 가스감지센서(44)가 수소를 감지하는 경우에 인장시험을 종료(중지)하도록 한다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 금속의 수소취성 시험장치(10)는, 시편 고정부재(70)와 금속시험시편(100), 피스톤(30) 및 연결부재(50)를 차례로 조립하여 하우징(20)의 내부에 설치하고, 너트로 시편 고정부재(70)를 하우징(20)에 고정하며, 커버부재(40)를 하우징(20)에 결합하는 조립 과정이 신속하게 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 하우징(20)의 유로(26)에 열매체유를 순환시켜 금속시험시편(100)이 위치한 공간부(100)의 시험온도를 조절할 수 있음으로써 보다 정확한 수소 분위기 내에서 금속시험시편(100)의 인장시험이 가능하게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 금속의 수소취성 시험장치 20 : 하우징
22 : 공간부 24 : 설치공
26 : 유로
30 : 피스톤 36 : 밸런스홀
40 : 커버부재 50 : 연결부재
100 : 금속시험시편 200 : 인장시험기
300 : 열교환장치 400 : 제어부

Claims (6)

1. 내부에 원형의 공간부가 한쪽으로 개방되도록 형성되고, 바닥에는 설치공이 형성된 하우징; 일단에 금속시험시편의 일단이 고정되도록 구성되어 일단은 상기 공간부에 위치하고 타단은 상기 하우징의 외부에 위치하도록 상기 설치공에 고정 결합되는 시편 고정부재; 상기 시편 고정부재와 마주보는 영역에 상기 금속시험시편의 타단이 고정되도록 구성되어 상기 공간부에서 이동 가능하게 설치되는 피스톤; 상기 공간부를 폐쇄하도록 상기 하우징에 결합되는 커버부재; 및 일단이 기밀을 유지하여 상기 커버부재를 관통하여 상기 피스톤에 결합되고, 타단은 상기 커버부재의 외부에 위치하여 인장시험기와 연결되는 연결부재를 포함하고,
   상기 하우징에는,
   열매체용 유로가 형성되고, 상기 유로의 입구와 출구는 열교환장치와 연결되며, 상기 열교환장치의 작동으로 열매체유가 상기 유로를 순환하여 상기 공간부 내의 시험온도를 조절하도록 구성되고,
   상기 공간부로 수소를 공급하기 위한 가스공급노즐이 관통 설치되고, 상기 가스공급노즐에는 압력센서가 구비되며,
   상기 공간부의 온도를 감지하여 상기 공간부 내의 시험온도를 조절하도록 하기 위한 온도감지센서가 관통 설치되고,
   상기 피스톤에는,
   상기 공간부에 수소가 고압으로 공급될 때 상기 피스톤의 양면에 동일한 압력이 작용하도록 하기 위한 밸런스홀이 형성되되, 상기 밸런스홀은 상기 공간부와 상기 커버부재의 내부가 연통되도록 상기 피스톤을 관통하여 형성되며,
   상기 커버부재에는,
   상기 커버부재 내부로 노출되는 수소 감지하기 위한 가스검지통로가 마련되고,
   상기 연결부재의 타단을 인장시험기의 한쪽과 연결하거나, 상기 연결부재의 타단을 상기 인장시험기의 한쪽에 연결하고 상기 시편 고정부재의 타단을 상기 인장시험기의 다른쪽에 연결한 후 상기 공간부에 수소를 공급하여 수소 분위기 내에서 상기 금속시험시편을 인장시험할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는,
   금속의 수소취성 시험장치.
   
   
   
   
   
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