KR102291910B1 - 시험 설비 및 시험 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 시험 설비는 내부에 가스의 통과가 가능하며, 시편이 위치될 수 있는 통로가 마련된 배관부 및 배관부 통로를 통과하는 가스가 응결되어 응축수가 형성되도록, 배관부 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부를 구비하는 시험부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 시험 설비에 의하면, 시편을 침지시키지 않고, 시편의 표면에 응축수가 맺히도록 하여 내식성 시험을 실시할 수 있다. 또한, 배관부의 통로에서 복수의 시편 각각이 배치되는 위치별로 온도를 제어할 수 있다.
따라서, 시편이 설치되는 배관부 통로를 종래에 비해 실제 배관계와 가까운 환경으로 조성할 수 있다. 이에, 실제 배관계와 가까운 환경에서 시편을 시험할 수 있어, 소재의 내식성 평가 신뢰도가 향상된다.

Description

시험 설비 및 시험 방법{TEST EQUIPMENT AND TEST METHD}
본 발명은 시험 설비 및 시험 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시험 신뢰성이 향상된 시험 설비 및 시험 방법에 관한 것이다.
에너지원으로 사용되는 화석연료가 연소되면, 황산 가스, 질산 가스, 염산 가스 등의 유독성의 배기 가스와 함께 수증기가 발생된다. 그리고, 발생된 배기 가스가 이동하는 통로 즉, 금속 소재로 이루어진 배관계 내부에서 상기 배기 가스가 이슬점 이하의 온도로 냉각되는 과정에서 응축수가 생성된다. 응축수에는 SO3 2-, SO4 2-, NO2 -, NO3 -, Cl-, NH4 + 등의 금속의 부식을 유발하는 이온들이 포함되어 있어, 배관계의 부식을 일으킨다. 이에, 배기 가스가 통과하는 배관계는 응축수에 의해 점차 부식된다.
따라서, 내식성을 가지는 배관계 제조를 위해서는, 소재의 내식성이 충분한지 먼저 평가하는 시험이 필요하다.
소재의 내식성을 평가하는 방법으로 종래에는 컵 형태의 용기에 응축수 모사 용액을 담고, 평가하고자 하는 소재로 이루어진 시편을 침적시켰다. 그리고, 용액을 증발 및 건조시키는 과정을 반복하여 부식을 진행시킨 후, 시편의 무게 감소량 및 피팅(pitting) 깊이를 측정함으로써, 시편의 부식 정도를 평가하였다.
그런데, 배관계 내 바닥부를 제외한 나머지 부위는 바닥에 고여있는 응축수와 직접적으로 접촉되지 않는다. 이에, 종래와 같이 응축수 모사 용액에 시편을 침지시켜 부식 정도를 평가하는 방법은, 실제 배관계 내의 부식 환경과 상이하다. 따라서, 시편 즉, 소재에 대한 시험 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 이러한 방법으로 내식성이 우수하게 평가된 소재로 배관계를 제조하는 경우, 만족할만한 내식성을 가지는 배관계를 제조하기 어려울 수 있다.
한국공개특허 2010-0073863
본 발명은 신뢰도가 높은 시험 설비 및 시험 방법을 제공한다.
본 발명은 실제 환경과 가까운 시험 환경을 가지는 시험 설비 및 시험 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 소재의 내식성을 평가하기 위한 시험 설비로서, 부에 가스의 통과가 가능하며, 시편이 위치될 수 있는 통로가 마련된 배관부; 및 상기 배관부 통로를 통과하는 가스가 응결되어 응축수가 형성되도록, 상기 배관부 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부를 구비하는 시험부;를 포함한다.
상기 시험부는, 상기 배관부 내부에 배치되도록 상기 시편의 지지가 가능한 지지부; 상기 배관부에 장착되어, 상기 배관부 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부; 상기 시편의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 상기 온도 측정부에서 측정된 시편의 온도와 기 설정된 목표 온도를 비교하여, 상기 온도 조절부의 동작을 조절하는 제어부;를 포함한다.
상기 온도 조절부는, 상기 배관부 내부의 온도를 낮추는 냉각부; 및 상기 배관부 내부를 가열하는 히터;를 포함한다.
상기 시험부는 상기 배관부 통로의 하측에 위치되어, 상기 배관부에서 발생되어 낙하되는 응축수를 저장하는 응축수 저장부를 포함하고, 상기 배관부 바닥에는 상기 응축수 저장부와 연통되는 개구가 마련된다.
상기 응축수 저장부는 투광성의 재질로 마련된다.
상기 시험부는 복수개로 마련되며, 복수의 상기 시험부는, 가스가 유입되는 상기 배관부의 일단으로부터 상기 일단의 반대 끝단인 타단 방향으로 나열 배치된다.
복수의 상기 시험부 각각의 제어부에 설정되는 목표 온도는 서로 상이하다.
상기 시편은 상기 배관부 통로에서 부상되게 위치되고, 상기 배관부와 연결되며, 내부에서 용액을 가열하여 상기 배관부로 상기 가스를 제공하는 가스 발생 장치를 포함한다.
상기 가스 발생 장치는, 내부 공간을 가지며, 상기 배관부와 연통되도록 설치된 하우징; 내부에 상기 용액의 수용이 가능하며, 상기 하우징 내부로 수용될 수 있는 저장조; 및 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 저장조 내의 용액을 가열시키는 가열부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시험 방법은 시편을 시험 설비 내부에 장입시키는 과정; 가스를 발생시켜 상기 시험 설비 내부로 공급하는 과정; 및 상기 가스가 응결되어 형성되는 응축수인 시험 응축수가 상기 시편의 표면에 맺히도록, 상기 시험 설비 내부의 온도를 조절하여 시험 응축수를 형성하는 과정;을 포함한다.
상기 시험 설비 내부의 온도를 조절하는 과정은, 목표 온도인 시험 온도를 설정하는 과정; 상기 시편의 온도를 측정하는 과정; 및 측정된 시편 온도와 상기 시험 온도를 비교하여, 상기 시험 설비를 냉각시키거나, 가열하는 온도 조절 과정;을 포함한다.
상기 시편을 복수개로 마련하여, 복수의 상기 시편을 상기 시험 설비 내부의 서로 다른 위치에 위치시키고, 상기 시험 응축수를 형성하는데 있어서, 복수의 상기 시편 각각이 위치된 상기 시험 설비 내부 위치별로 서로 다른 성분 조성의 시험 응축수를 형성시킨다.
복수의 상기 시편 각각이 위치된 상기 시험 설비 내부 위치별로 서로 다른 성분 조성의 시험 응축수를 형성시키는데 있어서, 복수의 상기 시편 각각이 위치된 상기 시험 설비 내부 위치별 시험 온도를 서로 다르게 설정한다.
상기 시험 설비 내부 위치별 시험 온도를 서로 다르게 설정하는데 있어서, 상기 가스가 유입되는 상기 배관부의 일단과 반대 끝단으로 갈수록 낮은 온도로 설정한다.
상기 가스를 발생시키는데 있어서, 미리 마련한 시험 용액을 가열시키는 과정을 포함한다.
상기 시험 용액을 마련하는 과정은, 내식성이 평가된 소재를 적용시키고자 하는 배관계로부터 발생된 응축수인 배관계 응축수를 성분 분석하여, 기본 성분 조성을 마련하는 과정; 상기 기본 성분 조성을 이용하여 테스트 용액을 마련하는 과정; 상기 테스트 용액을 기화시켜 발생된 가스를 냉각시켜 테스트 응축수를 형성하는 과정;을 포함한다.
상기 기본 성분 조성을 마련하는데 있어서, 상기 배관계 내에서 서로 다른 복수의 위치에서 발생된 배관계 응축수 각각을 성분 분석하여, 복수의 기본 성분 조성을 마련하고, 상기 시험 용액을 선정하는데 있어서, 기화되어 발생된 가스가 이동하는 통로 내에서 서로 다른 위치에서 발생된 위치별 테스트 응축수 각각이 상기 복수의 기본 성분 조성을 만족하는 테스트 용액을 시험 용액으로 선정한다.
상기 테스트 용액을 마련하는데 있어서, 상기 복수의 기본 성분 조성을 이용하여 마련한다.
본 발명의 실시예에 따른 시험 설비에 의하면, 시편을 침지시키지 않고, 시편의 표면에 응축수가 맺히도록 하여 내식성 시험을 실시할 수 있다. 또한, 배관부의 통로에서 복수의 시편 각각이 배치되는 위치별로 온도를 제어할 수 있다.
따라서, 시편이 설치되는 배관부 통로를 종래에 비해 실제 배관계와 가까운 환경으로 조성할 수 있다. 이에, 실제 배관계와 가까운 환경에서 시편을 시험할 수 있어, 소재의 내식성 평가 신뢰도가 향상된다.
그리고, 평가된 소재를 이용하여 배관계를 제조함으로써, 내식성이 우수한 배관계를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시험 설비를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시험 설비를 구성하는 복수의 시험부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시험 설비를 구성하는 복수의 시험부 중, 하나의 시험부를 도시한 정면도다.
도 4는 일반적인 배관계를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시험 용액의 마련 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 소재의 내식성을 시험하는데 있어서, 시험 신뢰성이 향상된 시험 설비 및 시험 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 가스가 통과하는 배관계를 제조하기 위한 소재를 마련 또는 선택하기 위해, 각기 다른 소재에 대한 내식성을 평가할 수 있도록 부식 환경을 조성하는 시험 설비 및 시험 방법에 관한 것이다.
여기서 배관계란, 실제 장치에 설치되며, 가스가 이동하는 통로를 의미하며, 예컨대 가스가 배기되는 배기계일 수 있다. 구체적인 예로, 자동차에 연결되어 가스를 배기시키는 머플러(muffler), 제철 조업에서 석탄 등의 화석 연료를 연소시키는 장치에 연결되어 가스를 배기시키는 굴뚝 등일 수 있다.
또한, 각기 다른 소재라는 것은, 소재를 구성하는 성분, 그 성분들의 함량 중 적어도 하나가 다른 것을 의미한다. 그리고, 배관계를 제조하기 위한 소재(즉, 배관계용 소재)는 금속 합금일 수 있고, 보다 구체적인 예로 중탄소강 일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시험 설비를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시험 설비를 구성하는 복수의 시험부를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시험 설비를 구성하는 복수의 시험부 중, 하나의 시험부를 도시한 정면도다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시험 설비는 부식을 유발하는 이온들이 포함된 응축수를 형성하기 위한 가스(g)를 발생시키는 가스 발생 장치(1000), 가스 발생 장치(1000)로부터 발생된 가스(g)의 통과가 가능하고, 시편이 수용될 수 있는 통로(2100)를 가지는 배관부(2000), 배관부(2000) 내부의 온도를 조절할 수 있는 시험부를 구비하는 시험 장치(3000)를 포함한다.
시험부는 복수개로 마련될 수 있고, 복수의 시험부(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)는 배관부(2000)의 연장 방향으로 나열 설치된다.
여기서, 배관부(2000)란, 상술한 바와 같이 가스가 통과하는 통로를 가지는 것으로, 실제 장치가 아닌 시험 설비의 통로를 의미한다.
가스 발생 장치(1000)는 배관부(2000) 내 통로(2100)와 연통되는 내부 공간을 가지는 하우징(1100), 가스(g)를 발생시키기 위한 소스인 용액(L)의 수용이 가능하고, 하우징(1100) 내부에 수용될 수 있는 저장조(1200) 및 하우징(1100)의 내부에 설치되며, 용액(L)을 가열시키는 가열부(1300)를 포함한다.
저장조(1200) 내로 장입되는 용액(L)은, 평가된 소재를 적용시키고자 하는 대상 즉, 배관계로부터 발생되는 응축수의 성분 조성에 따라 마련될 수 있다. 그리고, 용액(L)은 부식을 유발하는 원료 예컨대, 황산(H2SO4), 염산(HCl) 및 질산(HNO3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
저장조(1200)는 용액(L)이 수용 또는 저장되는 용기로서, 하우징(1100)의 내부 공간과 연통되도록 일측 예컨대, 상측이 개방된 형태일 수 있다. 이에, 저장조(1200) 내 용액(L)이 기화되어 발생된 가스(g)가 상측 개구를 통해 배출되어 하우징(1100) 내부로 확산될 수 있다. 저장조(1200)는 용액(L)에 의한 내식성 및 내열성을 가질 수 있는 재료 예컨대, 유리(glass)로 마련될 수 있다.
가열부(1300)는 저장조(1200) 내 수용되어 있는 용액(L)을 기화점 이상의 온도로 가열시켜 기화시키는 수단이다. 이러한 가열부(1300)는 하우징(1100) 내부에서 예컨대 저장조(1200)의 하부에 위치하도록 설치될 수 있다. 물론 가열부(1300)의 설치 위치는 이에 한정되지 않고, 저장조(1200) 내부의 용액(L)을 가열시킬 수 있다면, 어떠한 위치에 설치되어도 무방하다.
또한, 가열부(1300)는 용액(L)을 기화점 이상의 온도로 가열할 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하며, 예컨대, 저항 가열 장치, 고주파 유도 가열 장치, 적외선 가열 장치 중 어느 하나일 수 있다.
하우징(1100)은, 내부에 저장조(1200)가 수용될 수 있고, 용액(L)이 기화되어 발생된 가스(g)가 일시 수용 또는 저장될 수 있는 내부 공간을 가지는 용기이다. 그리고, 하우징(1100)은 배관부(2000)가 위치된 일측 예컨대 상측이 개방된 형태일 수 있다.
배관부(2000)는 가스 발생 장치(1000)로부터 연장 형성되며, 내부에 가스가 통과할 수 있는 통로(2100)가 마련되어 있다. 그리고, 배관부(2000)는 통로(2100)의 연장 방향의 양 끝단이 개방되어 있는데, 일측 끝단은 하우징(1100)의 개구와 연결되어 가스가 유입되는 입구(2110)이고, 타측 끝단은 통로(2100)를 통과한 가스가 배출되는 출구(2120)이다.
배관부(2000)의 바닥에는 응축수의 통과가 가능한 개구(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)가 마련되어 있다. 즉, 배관부(2000) 바닥부를 관통하도록 개구(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)가 마련되며, 상기 개구(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)는 후술되는 시험 장치(3000)의 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e)와 연통되도록 마련된다. 이에, 배관부(2000) 내부에서 형성된 응축수 중 적어도 일부는 개구를 통과하여 응축수 저장부로 장입된다.
이러한 배관부(2000)의 통로(2100)로 부식성의 가스(g)가 통과되거나, 부식을 유발하는 응축수가 형성되므로, 배관부(2000)는 내식성이 우수한 재료 예컨대, 쿼츠(quartz)와 같은 유리(glass) 및 티타늄(Ti) 합금 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
또한, 배관부(2000)는 상호 체결 및 분리 가능한 복수의 배관을 포함하도록 구성될 수 있다. 이때, 하나의 배관에 하나의 시험부가 설치될 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 배관은 시험부와 대응하는 개수로 마련되는 것이 바람직하다. 보다 구체적인 예로, 도 2와 같이 배관부(2000)가 5 개의 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e) 즉, 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e)을 포함하도록 구성되고, 상기 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e) 각각에 후술되는 시험부(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)가 설치될 수 있다.
이렇게, 배관부(2000)가 체결 및 분리 가능한 복수의 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e)으로 구성되면, 배관부(2000) 통로(2100)에서 서로 다른 위치에 복수의 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 장입시키기가 용이하고, 서로 다른 위치에 배치되어 있는 시편(S1, S2, S3, S4, S5)들을 외부로 반출시키기가 용이하다.
본 발명의 실시예에 따른 시험부에 대한 설명에 앞서, 먼저 일반적인 배관계에 대해 먼저 설명한다.
도 4는 일반적인 배관계를 개념적으로 도시한 도면이다.
배관계 내 통로의 온도는 그 위치별로 다를 수 있으며, 가스가 유입되는 입구와 반대 위치인 출구 방향으로 갈수록 그 온도가 낮다. 보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 배관계(10) 내부 통로(11)를 입구(13)에서 출구(14) 방향으로 5 개의 서로 다른 위치(이하, 제 1 내지 제 5 위치(P1 내지 P5)) 별 온도를 측정하면, 제 1 위치에서 제 5 위치(P1 내지 P5)로 갈수록 그 온도가 낮다.
또한, 배관계를 통과하는 가스는 한 가지 성분으로 이루어지지 않고, 일반적으로 두 개 이상의 성분이 포함되어 있다. 그리고, 서로 다른 성분들은 응결되는 온도 즉, 이슬점이 다를 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 배관계 내 통로는 위치별로 그 온도가 상이하다. 따라서, 가스가 배관계의 통로를 통과할 때, 위치별로 응결되는 성분이 다르고, 이에 위치별로 생성되는 응축수의 성분 조성이 다를 수 있다. 즉, 도 4를 참조하면, 제 1 내지 제 5 위치(P1 내지 P5) 각각에서 발생된 응축수의 성분 조성이 각기 다를 수 있다.
또한, 시편의 내식성을 시험하는 시험 설비를 마련 또는 구성하는데 있어서, 실제 배관계 내부의 환경과 유사하도록 조성할 때, 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있다.
따라서, 시편의 내식성 시험을 실시할 때, 시험 설비의 배관부(2000) 통로(2100)의 온도가 그 위치별로 다르도록 조절할 필요가 있다. 이에, 실시예에서는 온도 조절부를 구비하는 시험부를 복수개로 마련하고, 복수의 시험부(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)를 배관부(2000)의 연장 방향으로 나열 배치시킨다.
그런데, 시험 설비의 배관부(2000) 역시 입구(2110)에서부터 출구(2120) 방향으로 갈수록 그 내부의 온도가 낮아지는 경향을 가질 수 있다. 그러나, 배관부(2000)의 위치별로 그 온도를 조절할 수 있도록 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e)를 설치하는 것은, 시험 설비의 배관부(2000)가 실제 배관계에 비해 작은 연장 길이, 체적으로 마련되므로, 동일한 온도 및 성분의 가스가 유입되더라도 배관부(2000) 내부의 온도는 실제 배관계와 다를 수 있기 때문이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 시험 장치(3000)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 시험 장치(3000)는 복수의 시험부(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)를 포함하며, 상기 복수의 시험부(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)는 배관부(2000)의 연장 방향으로 나열 설치된다. 예를 들면, 시험 장치(3000)는 5 개의 시험부 즉, 제 1 내지 제 5 시험부(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 시험부(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e) 각각은, 배관부(2000) 내부에 위치될 수 있도록 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 지지하는 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e), 배관부(2000) 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e), 시편(S1, S2, S3, S4, S5)의 온도를 측정하는 온도 측정부(3130a, 3130b, 3130c, 3130d, 3130e) 및 온도 측정부(3130a, 3130b, 3130c, 3130d, 3130e)에서 측정된 온도에 따라 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e)의 동작을 조절하는 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)를 포함한다.
또한, 복수의 시험부(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e) 각각은, 배관부(2000)의 하측 외부에서 상기 배관부(2000)의 통로(2100)와 연통되도록 설치되어, 배관부(2000)에서 발생되어 낙하된 응축수가 수용될 수 있는 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e)를 포함할 수 있다.
지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)는 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 지지하여, 상기 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 배관부(2000) 내부에 위치되도록 하는 수단이다. 즉, 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)의 일단은 배관부(2000)에 체결될 수 있고, 타단에 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 지지된다. 이때, 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)는 통로(2100) 내에서 부상되도록 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 지지한다. 그리고, 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 지지되는 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)의 타단은 비금속 재료 예컨대 세라믹(ceramic), 폴리머(polymer) 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
실시예에 따른 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)는 그 전체가 배관부(2000) 내부에 위치하도록 설치되어, 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)의 일단이 배관부(2000) 내벽과 체결 및 분리 가능하고, 타단에 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 지지될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 배관부(2000) 내부에 위치될 수 있도록 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 지지할 수 있다면, 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)의 연결 또는 설치 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)의 타단에 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 지지되는데 있어서, 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)의 타단이 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 관통하도록 삽입 설치되는 방법으로 상기 시편(S1, S2, S3, S4, S5))을 지지할 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 타단에 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 지지될 수 있는 다양한 방법 또는 수단이 적용될 수 있으며, 예컨대 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)의 타단이 클램프 형태로 마련되어 시편을 파지하는 형태로 지지시킬 수도 있다.
온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e)는 배관부(2000) 내부를 냉각 및 가열시키는 수단이다. 이러한 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e)는 배관부(2000)를 냉각시키는 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e) 및 배관부(2000)를 가열하는 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)를 포함한다. 또한, 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e)는 배관부(2000)의 외주면을 둘러싸도록 설치된 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e)를 포함할 수 있고, 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e) 및 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)가 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e) 내부에 삽입 또는 매설되도록 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e)는 배관부(2000) 내에서 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 위치되는 부분을 둘러 싸는 형태의 중공형의 형상일 수 있다.
냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e)는 냉매 예컨대, 상온 이하의 냉각수가 통과할 수 있는 유로일 수 있다. 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e)가 냉매가 통과하는 유로인 경우, 그 일단에는 냉매를 공급시키는 냉매 공급부(미도시)가 연결되고, 타단에는 배출된 냉매가 회수되는 냉매 회수부(미도시)가 연결될 수 있다. 이에, 일단으로부터 유입된 냉매는 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e)의 연장 방향을 따라 통과한 후, 타단으로 배출되도록 순환되며, 이에 따라 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e) 및 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e)가 둘러싸고 있는 배관부(2000)가 냉각된다. 이로 인해, 배관부(2000) 내부를 통과하고 있는 가스 및 시편이 냉각될 수 있다.
냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e)는 상술한 바와 같은 냉매가 순환하는 유로에 한정되지 않고, 배관부(2000)를 냉각시킬 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하다. 또한, 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e)가 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e) 내부에 삽입 설치되는 것에 한정되지 않고, 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e) 없이 별도로 설치될 수도 있다.
히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)는 온수가 통과하는 유로 또는 열선일 수 있다.
히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)가 온수가 통과하는 유로인 경우, 그 일단에는 온수를 공급시키는 온수 공급부(미도시)가 연결되고, 타단에는 배출된 온수가 회수되는 온수 회수부(미도시)가 연결될 수 있다. 이에, 일단으로부터 유입된 온수는 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)의 연장 방향을 따라 통과한 후, 타단으로 배출되도록 순환되며, 이에 따라 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e) 및 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e)가 둘러싸고 있는 배관부(2000)가 가열된다. 이로 인해, 배관부(2000) 통로(2100)를 통과하고 있는 가스 및 시편이 가열될 수 있다.
다른 예로, 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)가 열선인 경우, 열선의 일단에는 전원 공급부(미도시)가 연결될 수 있다. 이에, 전원 공급부의 동작에 의해 열선이 가열되면, 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e) 및 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e)가 둘러싸고 있는 배관부(2000)가 가열된다. 이로 인해, 배관부(2000) 내부를 통과하고 있는 가스 및 시편이 가열될 수 있다.
히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)는 상술한 바와 같이 온수가 순환하는 유로 및 열선에 한정되지 않고, 배관부(2000)를 가열할 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하다. 또한, 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)가 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e) 내부에 삽입 설치되는 것에 한정되지 않고, 몸체(3123a, 3123b, 3123c, 3123d, 3123e) 없이 별도로 설치될 수도 있다.
온도 측정부(3130a, 3130b, 3130c, 3130d, 3130e)는 시편(S1, S2, S3, S4, S5)의 온도를 실시간으로 측정하는 수단이다. 온도 측정부(3130a, 3130b, 3130c, 3130d, 3130e)에 의해 시편(S1, S2, S3, S4, S5)의 온도가 측정되면, 측정된 온도는 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e)의 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)로 전달된다. 이러한 온도 측정부(3130a, 3130b, 3130c, 3130d, 3130e)는 예컨대, 시편(S1, S2, S3, S4, S5)과 접촉 가능한 열전대를 포함하는 수단일 수 있다. 하지만, 온도 측정부(3130a, 3130b, 3130c, 3130d, 3130e)는 상술한 예에 한정되지 않고, 시편(S1, S2, S3, S4, S5)의 온도를 측정할 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하다.
제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)에는 목표 온도가 설정되며, 온도 측정부(3130a, 3130b, 3130c, 3130d, 3130e)에서 측정된 온도와 기 설정된 목표 온도를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e)의 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e) 및 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e) 중 어느 하나를 동작시킨다. 즉, 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)는 기 설정된 목표 온도에 비해 측정된 시편의 온도가 높은 경우, 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e)를 동작시킨다. 반대로, 기 설정된 목표 온도에 비해 측정된 시편(S1, S2, S3, S4, S5)의 온도가 낮은 경우, 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)를 동작시킨다.
한편, 상술한 바와 같이 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e)는 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e)와 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)를 구비한다. 즉, 고온의 가스를 냉각시키기 위한 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e)만이 구비되지 않고, 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)가 함께 구비된다. 이는, 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 목표 온도로 조절하는데 있어서, 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 목표 온도에 비해 낮은 경우 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e)를 동작시켜 목표 온도가 되도록 조절하기 위함이다.
특히, 시험부(3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e)가 복수개로 구비되면, 일 시험부에 지지된 일 시편이, 이와 인접하여 위치된 다른 시험부의 냉각부에 의해 냉각된 가스의 영향을 받아 그 온도가 더 하락할 수 있기 때문이다. 또한, 시험 설비의 배관부는 실제 배관계에 비해 작은 연장 길이, 체적으로 마련되기 때문에, 확산 또는 이동된 가스에 의한 온도 하락 정도가 클 수 있다. 이에, 일 시험부에 지지된 일 시편의 온도가 목표 온도 미만이 될 수 있다. 이와 같은 경우, 제어부는 상기 일 시험부의 히터를 동작시켜 상기 일 시편의 온도가 목표 온도가 되도록 한다.
응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e)는 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5)가 저장될 수 있는 용기로서, 배관부(2000)의 외부에 마련된다. 그리고, 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e)는 배관부(2000)의 개구(2100a, 2100b, 2100c, 2100d, 2100e)가 위치된 일측 즉, 상측이 개방된 형태일 수 있다. 그리고, 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e)는 내부 확인이 가능한 투광성의 특성을 가지고, 내식성이 우수한 재료 예컨대 쿼츠(quartz)로 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 배관계가 설치된 설비에서 연소되는 원료의 종류, 발생되는 성분 조성, 연소 방법 등에 따라, 가스의 성분 조성, 상기 가스가 응결되어 생성된 응축수의 성분 조성이 다를 수 있다. 그리고, 원료의 종류, 성분 조성, 연소 방법 등은 상기 원료가 사용되는 장치에 따라 달라질 수 있으므로, 배관계가 설치되는 사용처에 따라, 상기 배관계에서 생성되는 응축수의 성분 조성이 다를 수 있다.
이에, 평가된 소재를 적용시키고자 하는 배관계로부터 발생된 응축수와 유사한 성분 조성의 응축수를 발생시키는 용액을 시편의 내식성을 시험하기 위한 용액(이하, 시험 용액)으로 사용할 필요가 있다.
따라서, 실시예에서는 시편의 내식성을 시험하기에 앞서, 내식성이 평가된 소재를 적용시키고자 하는 배관계로부터 발생된 응축수와 유사한 성분 조성의 응축수를 발생시키는 용액을 마련하고, 이를 시험 용액으로 최종 선정하는 시험 용액 마련 과정을 거친다. 그리고, 시험 용액 마련 과정 이후에, 시편의 내식성 평가를 위한 시험을 실시하는 시험 과정을 실시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시험 용액의 마련 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 5를 참조하여 시험 용액을 마련하는 과정에 대해 설명한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 시험 설비를 이용하여 시험 용액을 마련하는 과정을 설명한다.
먼저, 내식성이 평가된 소재를 적용시키고자 하는 배관계(10)로부터 발생된 응축수의 성분을 분석하여, 기준 성분 조성을 마련한다(S100). 이때, 도 4와 같이, 배관계(10) 통로 내 복수의 위치 예컨대 제 1 내지 제 5 위치(P1 내지 P5) 각각에서 발생된 응축수 각각을 분석한다. 이에, 제 1 내지 제 5 위치(P1 내지 P5) 각각의 응축수에 대한 성분 조성인 제 1 내지 제 5 기준 성분 조성이 마련된다. 이때, 응축수에 대한 성분 조성을 분석하는데 있어서, 응축수에 포함되어 있는 이온이 검출되도록 이온 분석을 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 테스트 용액을 마련한다(S210). 테스트 용액을 마련하는데 있어서, 제 1 내지 제 5 기준 성분 조성을 모두 참조하여 마련한다. 즉, 제 1 내지 제 5 기준 성분 조성을 취합하여, 포함되어 있는 이온들을 모두 참조하여 테스트 용액(L)을 마련한다.
예를 들어, 제 1 내지 제 5 기준 성분 조성을 취합하였을 때, SO3 2-, SO4 2-, NO2 -, NO3 -, Cl-의 이온이 포함되어 있는 경우, 황산(H2SO4), 염산(HCl) 및 질산(HNO3)을 혼합하여 테스트 용액을 마련한다. 그리고, 마련된 테스트 용액(L)을 저장조(1200)로 장입하고, 상기 저장조(1200)를 하우징(1100) 내부에 위치시킨다.
또한, 동일한 소재로 이루어진 복수의 시편 예컨대 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 마련하고, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 배관부(2000) 내에 위치시킨다. 보다 구체적으로 설명 하면, 먼저 배관부(2000) 외부에서 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e) 각각에 시(S1, S2, S3, S4, S5)을 지지시킨다. 그리고, 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e)을 분리시켜 각각의 내부로 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 지지된 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)를 장입시킨 후, 다시 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e) 간을 체결시킨다.
상기에서는 배관부(2000) 밖에서 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e) 각각에 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 지지시킨 후에, 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 지지된 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)를 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e)에 설치하는 것으로 설명하였다.
하지만 이에 한정되지 않고, 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e) 각각에 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)가 설치되어 있는 상태에서, 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e) 각각에 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 지지시킬 수도 있다.
그리고, 시험 용액 마련 과정에서 배관부(2000) 내부로 장입되는 시편들은, 내식성 시험을 위한 것이 아니고, 시편의 온도를 제어하기 위함이다.
다음으로, 테스트 용액(L)을 가열시켜 발생된 가스를 냉각시켜 응축수를 형성시킨다(S220).
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 시험 용액 마련 과정에서 발생된 응축수 또는 테스트 용액에 의해 발생된 응축수를 테스트 응축수라 명명한다. 그리고, 테스트 응축수와의 구분을 위해 시험 과정에서 발생되는 응축수는 시험 응축수로 명명될 수 있다.
테스트 응축수 형성을 위해 먼저 제 1 내지 제 5 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)에 목표 온도를 설정한다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 시험 용액(L)을 마련하는 과정에서 제 1 내지 제 5 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)에 설정되는 목표 온도를 제 1 내지 제 5 테스트 온도로 명명한다.
제 1 내지 제 5 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e) 각각에 테스트 온도를 설정하는데 있어서, 제 1 제어부(3140a)에서 제 5 제어부(3140e)로 갈수록 테스트 온도를 낮게 설정한다. 그리고, 제 1 내지 제 5 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e) 각각을 구성하는 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e) 및 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e) 중 적어도 하나를 동작시켜, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각이 테스트 온도가 되도록 한다.
제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각이 제 1 내지 제 5 테스트 온도로 조절되면, 제 1 내지 제 5 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e) 각각에 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5)가 발생되었는지 확인한다. 여기서, 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e) 내에 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5)가 발생되었다는 것은, 배관부(2000)에서 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5)가 생성되어 상기 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e)로 낙하되었다는 것을 의미한다.
그리고, 예를 들어 제 1 내지 제 5 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e) 중 적어도 어느 하나에 테스트 응축수가 발생되지 않은 경우, 테스트 응축수가 발생되지 않은 응축수 저장부를 포함하는 시험부의 제어부에 설정되는 목표 온도를 조정 즉, 변경한다.
구체적인 예를 들어 설명하면, 제 1 내지 제 5 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e) 중, 제 2 내지 제 4 응축수 저장부(3150b, 3150c, 3150d)에 테스트 응축수(SC2, SC3, SC4)가 발생되지 않은 경우, 제 2 내지 4 제어부(3140b,3140c, 3140d)에 설정되는 제 2 내지 제 4 테스트 온도를 변경한다. 그리고, 이때 테스트 응축수가 발생된 제 1 및 제 5 응축수 저장부(3150a, 3150e) 내의 테스트 응축수를 비워내는 것이 바람직하다.
다음으로, 다시 제 1 내지 제 5 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e) 각각을 구성하는 냉각부(3121a, 3121b, 3121c, 3121d, 3121e) 및 히터(3122a, 3122b, 3122c, 3122d, 3122e) 중 적어도 하나를 동작시켜, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각이 제 1 내지 제 5 테스트 온도가 되도록 한다. 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각이 제 1 내지 제 5 테스트 온도로 조절되면, 다시 제 1 내지 제 5 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e) 각각에 테스트 응축수가 발생되었는지 확인한다.
이때, 예를 들어, 제 1 내지 제 5 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e) 모두에 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5)가 발생된 경우, 제 1 내지 제 5 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e) 각각으로부터 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5)를 회수하여 성분 분석을 실시한다.
이하, 제 1 내지 제 5 응축수 저장부(3150a, 3150b, 3150c, 3150d, 3150e) 각각으로부터 회수된 응축수를 제 1 내지 제 5 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5)로 명명한다.
제 1 내지 제 5 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5) 각각의 성분 분석이 종료되면, 이를 기준 성분 조성과 비교한다(S230). 즉, 제 1 테스트 응축수(SC1)의 성분 조성을 제 1 기준 성분 조성, 제 2 테스트 응축수(SC2)의 성분 조성을 제 2 기준 성분 조성, 제 3 테스트 응축수(SC3)의 성분 조성을 제 3 기준 성분 조성, 제 4 테스트 응축수(SC4)의 성분 조성을 제 4 기준 성분 조성, 제 5 테스트 응축수(SC5)의 성분 조성을 제 5 기준 성분 조성과 비교한다.
비교 결과, 제 1 내지 제 5 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5) 중 적어도 하나가 기준 성분 조성을 만족하지 않는 경우(아니오), 새로운 테스트 용액(L)을 마련한다(S210). 이때, 황산(H2SO4), 염산(HCl) 및 질산(HNO3) 중 적어도 하나의 함량을 변경하여 새로운 테스트 용액(L)을 마련한다(S210). 이후, 상술한 테스트 응축수 형성 과정(S220) 및 제 1 내지 제 5 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5) 각각의 성분 조성을 기준 성분 조성과 비교하는 과정(S230)을 실시한다.
테스트 용액을 마련하는 과정(S210), 테스트 응축수 형성 과정(S220) 및 제 1 내지 제 5 테스트 응축수 각각의 성분 조성을 기준 성분 조성과 비교하는 과정(S230)은, 제 1 내지 제 5 테스트 응축수 각각의 성분 조성이 제 1 내지 제 5 기준 성분 조성을 만족할 때까지 반복된다.
비교 결과, 제 1 내지 제 5 테스트 응축수(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5) 각각의 성분 조성이 제 1 내지 제 5 기준 성분 조성을 모두 만족하는 경우(예), 이번 테스트에 사용된 테스트 용액을 시험 용액으로 선정한다.
그리고, 이번 테스트에서 제 1 내지 제 5 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)에 설정된 테스트 온도를 시편의 내식성 시험시에 제 1 내지 제 5 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)에 설정할 목표 온도(이하, 시험 온도)로 사용한다. 즉, 제 1 내지 제 5 기준 성분 조성을 만족하는 제 1 내지 제 5 테스트 응축수를 발생시키는 제 1 내지 제 5 테스트 온도를 제 1 내지 제 5 시험 온도로 사용한다.
이에, 제 1 내지 제 5 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)에 설정되는 목표 온도는 시험 용액 선정 과정에 설정되는 테스트 온도이거나, 시편이 내식성 평가를 위한 시험을 실시하기 위해 설정되는 시험 온도일 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 시험 설비를 이용하여 소재의 내식성 평가를 위한 시험 방법을 설명한다.
먼저, 테스트할 소재 예컨대, A 소재로 이루어진 5 개의 시편(제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)))을 마련한다. 여기서, A 소재는 예를 들면, 철(Fe), 탄소(C), 망간(Mn) 및 크롬(Cr)이 포함된 중탄소강일 수 있다.
그리고, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)에 지지시켜, 배관부(2000)의 통로(2100)에 위치시킨다.
이를 위해 먼저, 배관부(2000) 외부에서 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e) 각각에 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 지지시킨다. 그리고, 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e)을 분리시켜 각각의 내부로 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 지지된 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)를 장입시킨 후, 다시 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e) 간을 체결시킨다. 이에, 배관부(2000)의 통로(2100)에서 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)이 서로 다른 위치에 배치된다.
물론, 이에 한정되지 않고, 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e) 각각에 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e)가 설치되어 있는 상태에서, 제 1 내지 제 5 지지부(3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e) 각각에 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 지지시킬 수도 있다.
또한, 한편에서는 저장조(1200)로 시험 용액(L)을 장입시키고, 상기 저장조(1200)를 하우징(1100) 내부에 위치시킨다. 그리고, 제 1 내지 제 5 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e) 각각에 목표 온도 즉, 제 1 내지 제 5 시험 온도를 설정한다.
하우징(1100) 내에 저장조(1200)가 장입되고, 제 1 내지 제 5 시험 온도가 설정되면, 가열부(1300)를 동작시켜 시험 용액(L)을 가열하고, 제 1 내지 제 5 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e)를 동작시킨다.
이때, 제 1 내지 제 5 온도 측정부(3130a, 3130b, 3130c, 3130d, 3130e)는 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)의 온도를 실시간으로 측정하고, 제 1 내지 제 5 제어부(3140a, 3140b, 3140c, 3140d, 3140e)는 측정된 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)의 온도와 제 1 내지 제 5 시험 온도를 비교한다. 그리고, 측정된 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)의 온도가 제 1 내지 제 5 시험 온도를 만족하도록 제 1 내지 제 5 온도 조절부(3120a, 3120b, 3120c, 3120d, 3120e) 각각의 동작을 제어한다.
시험 용액(L)이 기화되어 발생된 하우징(1100) 내 가스(g)는 배관부(2000)로 유입된 후, 상기 배관부(2000) 통로(2100)를 따라 이동한다.
이때, 가스는 배관부(2000) 통로(2100)를 따라 이동하면서 냉각되며, 이에 응축수(즉, 시험 응축수)가 형성된다. 그리고, 가스의 이동 경로 상에 위치된 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각의 표면에 응축수가 맺히게 된다. 이때, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각의 내식성에 따라, 부식이 일어날 수 있다.
이후, 배관부(2000)로부터 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 반출시킨다. 이때, 제 1 내지 제 5 배관(2000a, 2000b, 2000c, 2000d, 2000e)을 분리시킨 후, 각각으로부터 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)을 반출시킬 수 있다.
그리고, 반출된 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각에 대한 내식성을 평가한다. 이때, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각에 대한 내식성을 평가하는 이유는, 배관부(2000) 통로(2100) 위치에 따라 그 온도가 달라, 다른 성분 조성의 응축수가 형성되며, 서로 다른 조성의 응축수에 대한 내식성을 평가해야 하기 때문이다.
내식성을 평가하는 항목은, 시편의 무게 감소량 및 피팅 깊이를 포함할 수 있다. 여기서, 시편의 무게 감소량이란, 시험 설비로 시험되기 전 또는 배관부(2000)로 장입되기 전 시편의 무게와 시험 종료 후 배관부 밖으로 반출된 시편의 무게 간의 차이를 말한다.
제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각의 무게 감소량이 기준 감소량을 만족하지 않거나, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각의 피팅 깊이가 기준 피팅 깊이를 만족하지 않는 경우, 이번 시험 대상인 A 소재가 배관계로 적용될 수 있는 내식성을 가지지 않는 것으로 평가할 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각의 무게 감소량과 기준 감소량 간의 차이, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각의 피팅 깊이와 기준 피팅 깊이 간의 차이에 따라 내식성의 정도 예컨대, 상, 중, 하로 평가할 수 있다.
이와 같이, 이번 시험 대상인 A 소재가 배관계(10)로 적용될 수 있는 내식성을 가지지 않는 것으로 평가되면, A 소재와 다른 소재 즉, B 소재로 이루어진 5 개의 시편(제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5))을 마련한다.
여기서, B 소재는 철(Fe), 탄소(C), 망간(Mn) 및 크롬(Cr)이 포함된 중탄소강일 수 있고, 철(Fe), 탄소(C), 망간(Mn) 및 크롬(Cr) 중 적어도 하나의 함량이 A 소재와 다를 수 있다.
그리고, 앞에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 응축수를 형성시켜, 새롭게 마련된 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)에 대한 내식성을 평가한다.
이때, 예를 들어, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각의 무게 감소량이 기준 감소량을 만족하고, 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5) 각각의 피팅 깊이가 기준 피팅 깊이를 만족하는 경우, 이번 시험 대상인 B 소재가 배관계(10)로 적용될 수 있는 내식성을 가지는 것으로 평가할 수 있다.
하지만, 이번 시험 대상인 B 소재가 배관계(10)로 적용될 수 있는 내식성을 가지지 않는 것으로 평가되면, A, B 소재와 다른 소재 즉, C 소재로 이루어진 5 개의 시편(제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5))을 마련한다. 그리고, 앞에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 응축수를 형성시켜, 새롭게 마련된 제 1 내지 제 5 시편(S1, S2, S3, S4, S5)에 대한 내식성을 평가한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시험 장치에 의하면, 시편을 침지시키지 않고, 시편의 표면에 응축수가 맺히도록 하여 내식성 시험을 실시할 수 있다. 또한, 배관부의 통로에서 복수의 시편 각각이 배치되는 위치별로 온도를 제어할 수 있다.
따라서, 시편이 설치되는 배관부 통로를 종래에 비해 실제 배관계와 가까운 환경으로 조성할 수 있다. 이에, 실제 배관계와 가까운 환경에서 시편을 시험할 수 있어, 내식성에 대한 평가 신뢰도가 향상된다.
1000: 가스 발생 장치 1100: 하우징
1200: 저장조 1300: 가열부
2000: 배관부 3000: 시험 장치
3100a 내지 3100e: 제 1 내지 제 5 시험부
3110a 내지 3110e: 제 1 내지 제 5 지지부
3120a 내지 3120e: 제 1 내지 제 5 온도 조절부
3130a 내지 3130e: 제 1 내지 제 5 온도 측정부
3140a 내지 3140e: 제 1 내지 제 5 제어부
3150a 내지 3150e: 제 1 내지 제 5 응축수 저장부

Claims (18)

  1. 소재의 내식성을 평가하기 위한 시험 설비로서,
    내부에 가스의 통과가 가능하며, 복수의 시편이 상기 가스가 유입되는 일단으로부터 상기 일단의 반대 끝단인 타단 방향으로 나열되어 서로 다른 위치에 위치될 수 있는 통로가 마련된 배관부; 및
    상기 배관부 통로를 통과하는 가스가 응결되어 응축수가 형성되도록, 상기 배관부에 설치되어 상기 배관부 통로의 온도를 조절하는 복수개의 온도 조절부를 구비하는 시험부;
    를 포함하고,
    복수의 상기 온도 조절부는 상기 배관부의 상기 일단으로부터 상기 타단 방향으로 나열되어 서로 다른 위치에 설치되어, 상기 배관부 통로의 위치별 온도를 다르게 조절하는 시험 설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시험부는,
    상기 배관부 내부에 배치되도록 상기 시편의 지지가 가능한 지지부;
    상기 시편의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및
    상기 온도 측정부에서 측정된 시편의 온도와 기 설정된 목표 온도를 비교하여, 상기 온도 조절부의 동작을 조절하는 제어부;
    를 포함하는 시험 설비.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 온도 조절부는,
    상기 배관부 내부의 온도를 낮추는 냉각부; 및
    상기 배관부 내부를 가열하는 히터;
    를 포함하는 시험 설비.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 시험부는 상기 배관부 통로의 하측에 위치되어, 상기 배관부에서 발생되어 낙하되는 응축수를 저장하는 응축수 저장부를 포함하고,
    상기 배관부 바닥에는 상기 응축수 저장부와 연통되는 개구가 마련된 시험 설비.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 응축수 저장부는 투광성의 재질로 마련된 시험 설비.
  6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험부는 복수개로 마련되며,
    복수의 상기 시험부는, 상기 배관부의 상기 일단으로부터 상기 타단 방향으로 나열 배치된 시험 설비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    복수의 상기 시험부 각각의 제어부에 설정되는 목표 온도는 서로 상이한 시험 설비.
  8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시편은 상기 배관부 통로에서 부상되게 위치되고,
    상기 배관부와 연결되며, 내부에서 용액을 가열하여 상기 배관부로 상기 가스를 제공하는 가스 발생 장치를 포함하는 시험 설비.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 가스 발생 장치는,
    내부 공간을 가지며, 상기 배관부와 연통되도록 설치된 하우징;
    내부에 상기 용액의 수용이 가능하며, 상기 하우징 내부로 수용될 수 있는 저장조; 및
    상기 하우징 내부에 설치되어 상기 저장조 내의 용액을 가열시키는 가열부;
    를 포함하는 시험 설비.
  10. 시편을 시험 설비 내부에 장입시키는 과정;
    가스를 발생시켜 상기 시험 설비 내부로 공급하는 과정; 및
    상기 가스가 응결되어 형성되는 응축수인 시험 응축수가 상기 시편의 표면에 맺히도록, 상기 시험 설비 내부의 온도를 조절하여 시험 응축수를 형성하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 시편을 시험 설비 내부에 장입시키는데 있어서,
    상기 시편을 복수개로 마련하여, 복수의 상기 시편을 상기 가스가 유입되는 상기 시험 설비의 일단으로부터 상기 일단의 반대 끝단인 타단 방향으로 나열 배치하여 상기 시험 설비 내부의 서로 다른 위치에 위치시키고,
    상기 시험 설비 내부의 온도를 조절하는 과정은,
    서로 다른 위치에 위치되도록 상기 시험 설비의 상기 일단으로부터 상기 타단 방향으로 나열 배치된 복수의 온도 조절부 각각을 동작시켜, 각 온도 조절부가 위치된 상기 시험 설비 내부의 위치별 온도를 서로 다르게 조절하는 과정을 포함하는 시험 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 시험 설비 내부의 온도를 조절하는 과정은,
    목표 온도인 시험 온도를 설정하는 과정;
    상기 시편의 온도를 측정하는 과정; 및
    측정된 시편 온도와 상기 시험 온도를 비교하여, 상기 시험 설비를 냉각시키거나, 가열하는 온도 조절 과정;
    을 포함하는 시험 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 시험 응축수를 형성하는데 있어서,
    복수의 상기 시편 각각이 위치된 상기 시험 설비 내부 위치별로 서로 다른 성분 조성의 시험 응축수를 형성시키는 시험 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    복수의 상기 시편 각각이 위치된 상기 시험 설비 내부 위치별로 서로 다른 성분 조성의 시험 응축수를 형성시키는데 있어서,
    복수의 상기 시편 각각이 위치된 상기 시험 설비 내부 위치별 시험 온도를 서로 다르게 설정하는 시험 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 시험 설비 내부 위치별 시험 온도를 서로 다르게 설정하는데 있어서,
    상기 시험 설비의 상기 일단으로부터 상기 타단으로 갈수록 낮은 온도로 설정하는 시험 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스를 발생시키는데 있어서, 미리 마련한 시험 용액을 가열시키는 과정을 포함하는 시험 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 시험 용액을 마련하는 과정은,
    내식성이 평가된 소재를 적용시키고자 하는 배관계로부터 발생된 응축수인 배관계 응축수를 성분 분석하여, 기본 성분 조성을 마련하는 과정;
    상기 기본 성분 조성을 이용하여 테스트 용액을 마련하는 과정;
    상기 테스트 용액을 기화시켜 발생된 가스를 냉각시켜 테스트 응축수를 형성하는 과정;
    을 포함하는 시험 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 기본 성분 조성을 마련하는데 있어서,
    상기 배관계 내에서 서로 다른 복수의 위치에서 발생된 배관계 응축수 각각을 성분 분석하여, 복수의 기본 성분 조성을 마련하고,
    상기 시험 용액을 선정하는데 있어서,
    기화되어 발생된 가스가 이동하는 통로 내에서 서로 다른 위치에서 발생된 위치별 테스트 응축수 각각이 상기 복수의 기본 성분 조성을 만족하는 테스트 용액을 시험 용액으로 선정하는 시험 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 테스트 용액을 마련하는데 있어서, 상기 복수의 기본 성분 조성을 이용하여 마련하는 시험 방법.
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