KR20100103196A - Evaluation method and instrument of high temperature indentation, thermal shock and hot corrosion - Google Patents

Evaluation method and instrument of high temperature indentation, thermal shock and hot corrosion Download PDF

Info

Publication number
KR20100103196A
KR20100103196A KR1020090021679A KR20090021679A KR20100103196A KR 20100103196 A KR20100103196 A KR 20100103196A KR 1020090021679 A KR1020090021679 A KR 1020090021679A KR 20090021679 A KR20090021679 A KR 20090021679A KR 20100103196 A KR20100103196 A KR 20100103196A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
high temperature
damage
thermal shock
load
corrosion
Prior art date
Application number
KR1020090021679A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
한인섭
우상국
서두원
홍기석
유지행
김세영
이기성
곽길호
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020090021679A priority Critical patent/KR20100103196A/en
Publication of KR20100103196A publication Critical patent/KR20100103196A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/42Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/54Performing tests at high or low temperatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058Kind of property studied
    • G01N2203/0076Hardness, compressibility or resistance to crushing
    • G01N2203/0078Hardness, compressibility or resistance to crushing using indentation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022Environment of the test
    • G01N2203/0222Temperature
    • G01N2203/0226High temperature; Heating means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022Environment of the test
    • G01N2203/023Pressure

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

PURPOSE: A method and a device for evaluating properties of damage occurred by thermal shock, high-temperature corrosion, and a contact load are provided to apply thermal shock to a sample in a short time. CONSTITUTION: A method and a device for evaluating properties of damage occurred by thermal shock, high-temperature corrosion, and a contact load is as follows. An electric furnace(22) composed of a heating body(21) and a fireproof material is formed in order to maintain high temperature. A load cell(11) for applying a load to the top of the electric furnace is formed. A ceramic tube(12) with excellent resistance to high-temperature is formed. An indenter applying a load to the ceramic tube, and a support(13) supporting a sample are formed.

Description

고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가방법 및 그 장치{Evaluation method and instrument of high temperature indentation, thermal shock and hot corrosion}Method for evaluating damage characteristics due to contact load at high temperature, thermal shock and high temperature corrosion and its device {Evaluation method and instrument of high temperature indentation, thermal shock and hot corrosion}

본 발명은 고온에서 서로 접촉하여 작동하는 기계의 수명을 미리 예측하기 위하여 고온에서 1축으로 압력을 가할 수 있고, 시험편을 고온으로부터 모터와 벨트를 이용하여 상온으로 인출할 수 있으며, 부식성 가스를 흘려주어 시험편의 분위기를 제어할 수 있는 장치를 고안, 제작하고 이를 활용하여 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격, 고온부식에 의한 손상을 평가하는 방법에 관한 것이다. The present invention can apply pressure in a single axis at a high temperature in order to predict the life of the machine operating in contact with each other at a high temperature in advance, the test piece can be taken out from high temperature to room temperature by using a motor and a belt, flowing a corrosive gas The present invention relates to a method for designing, fabricating, and utilizing a device capable of controlling the atmosphere of a specimen to evaluate damage caused by contact load at high temperature, thermal shock, and corrosion caused by high temperature corrosion.

국내의 각종 열플랜트, 화학플랜트, 가스터빈 등의 기계시스템은 상온이 아닌 여러 가지 화학적 반응이나 에너지효율을 높이기 위하여 고온의 환경에서 작동되고 있으며 그 작동온도는 최근 에너지, 환경문제의 대두와 맞물려 날로 증가하는 추세에 있다. 또한 다양한 산업 현장에서는 기계시스템을 작동하기 위해 가스나 연료 등을 사용하여 다양한 부품들이 서로 맞물려 다양한 기계적 작용과 운동을 통해 원하는 반응을 시키거나 다른 에너지로 변환시키고 있다. Mechanical systems such as various thermal plants, chemical plants, and gas turbines in Korea are operating in high temperature environments to enhance various chemical reactions or energy efficiency, and not at room temperature, and their operating temperatures are increasingly associated with the rise of energy and environmental issues. There is a growing trend. In addition, various industrial sites use gas, fuel, etc. to operate mechanical systems, and various parts are engaged with each other to produce desired reactions or convert them into other energy through various mechanical actions and movements.

이 때 기계시스템을 작동하기 위해 상호작용하는 부품들은 다른 부품들과 어떤 일정한 힘에 의해 맞물려 작동하는 경우가 많고, 따라서 상호 접촉이 일어나 일정한 하중을 받은 상태에서 작동하게 된다. 또한 열 플랜트나 화학적 플랜트, 가스터빈 시스템 등을 고온에서 일정시간 작동, 운영을 한 후, 부품들의 열을 식히기 위해 일정시간 냉각하는 공정을 수행하게 된다. 이러한 작동 및 운영은 체계적인 관리에 의해 이루어지고 있으나 간헐적인 전기의 중단이나 작업자의 실수에 의하여 고온으로부터 시스템의 순간적인 냉각이 이루어질 수 있어, 작동하고 있던 부품에 큰 온도변화(열충격)가 가해지는 환경에 놓일 수 있다. 또한 이러한 환경은 연료 등의 사용과 각종 화학반응이 일어나는 환경인 경우가 많다. At this time, the parts interacting to operate the mechanical system are often engaged with other parts by some constant force, so that the mutual contact occurs to operate under a constant load. In addition, after a certain period of time operating and operating a thermal plant, a chemical plant, a gas turbine system at a high temperature, the cooling process for a certain time to cool the parts. This operation and operation is carried out by systematic management, but the system can be instantaneously cooled from high temperature due to intermittent electricity interruption or operator's mistake, so that a large temperature change (thermal shock) is applied to the operating parts. Can be set to. In addition, such an environment is often an environment in which various uses such as fuel and various chemical reactions occur.

따라서 상호작용하는 기계부품들은 일정한 하중 하에서의 접촉되어 어느 임계하중에서 마모나 접촉하중이 작용하게 되고, 불가항력적인 이유로 큰 힘이 작용할 경우 심한 마모나 파손이 일어나는 경우도 있으며 주기/반주기적인 하중이 가해지는 피로현상(fatigue)에 의해 부품을 이루는 재료의 강도보다 낮은 응력 하에서도 장시간 사용에 의한 파괴가 일어날 수 있다. 또한 고온에 장시간 노출될 경우 부품소재의 열화가 일어나 특성이 감소될 수 있으며 특히 열충격 등에 의해 고온에 노출된 부품소재가 갑자기 냉각될 경우 고유의 특성이 급격히 저하하며 때로는 파손 및 파괴가 일어나게 된다. 또 고온에서 부식성가스에 노출되게 되면 재료의 침식, 마모가 동반되면서 고유의 기계적 특성은 급격히 저하할 수 있다. Therefore, the interacting mechanical parts are contacted under a certain load, causing wear or contact load at any critical load, and when a large force is applied due to force majeure, severe wear or breakage may occur, and periodic / semi-periodic load is applied. Fatigue can lead to breakage due to prolonged use even under stresses lower than the strength of the constituent material. In addition, when exposed to high temperature for a long time, deterioration of the component material can be reduced, especially when the component material exposed to high temperature suddenly cooled due to thermal shock, etc., the inherent characteristics rapidly decrease and sometimes breakage and destruction occurs. When exposed to corrosive gases at high temperatures, the erosion and wear of materials can be accompanied, and the inherent mechanical properties can be drastically degraded.

이런 고온에서의 평가를 위한 장치설계에 관한 특허로는 대한민국 특허등록 번호 제 10-0637724-0000호(발명의 명칭 ; 전자부품의 열충격 시험장치), 대한민국 특허등록번호 제 20-0412679-0000호(발명의 명칭 ; 열충격 시험장치), 대한민국 특허등록번호 제 10-0595835-0000호(발명의 명칭 ; 열충격 시험장치), 대한민국 실용신안공고번호 실1997-0001328호(발명의 명칭 ; 반복 고온부식 시험장치) 등에서 소개되어 있다. 또 압흔 평가방법에 관한 특허로는 대한민국 특허등록번호 제 10-0766394호(발명의 명칭: 자동 압흔 검사 장치), 대한민국 특허등록번호 제 10-0805873-0000(발명의 명칭: LCD패널의 자동 압흔검사장치)에서 소개되어 있다. 그러나 이러한 장치들은 본 연구와는 사용목적이 전혀 다르며, 특히 고온에서 동시에 특성을 평가하는 장치와 관련한 특허는 출원되지 않았다. Patents related to device design for evaluation at such a high temperature include Korean Patent Registration No. 10-0637724-0000 (name of the invention; thermal shock test apparatus for electronic parts), and Korean Patent Registration No. 20-0412679-0000 ( Name of Invention; Thermal Shock Tester), Korean Patent Registration No. 10-0595835-0000 (Name of Invention; Thermal Shock Tester), Korean Utility Model Publication No. 1997-0001328 (Invention; Repetitive High Temperature Corrosion Tester) ), Etc. are introduced. Patents related to the indentation evaluation method include Korean Patent Registration No. 10-0766394 (name of the invention: automatic indentation inspection device), Korean Patent Registration No. 10-0805873-0000 (name of the invention: Automatic indentation inspection of LCD panels Device). However, these devices are completely different from the purpose of this study, and there is no patent application regarding a device that simultaneously evaluates characteristics at high temperatures.

이런 고온에서 작동하는 기계용 부품의 접촉손상, 열충격, 고온부식에 의한 특성저하는 국내산업에서 시스템을 정지시킬 수 있는 위험에 놓여 있음에도 올바른 평가법이나 실제 환경에 맞는 장비나 평가법이 도입되지 않아 수명이나 손상에 기인한 특성저하의 예견 및 관련 부품소재의 개발에 어려움을 겪고 있거나 일부 부품의 파손에 기인하여 시스템의 복구에 노력과 비용이 드는 일이 초래되고 있다. 그 이유로서 고온에서 접촉손상에 의한 하중도입시 부품의 손상이나 마모정도, 미세균열의 분석, 열충격에 의해 발생할 수 있는 균열의 분석, 고온부식에 의한 중량감소나 결함고찰 등이 체계적으로 이루어지고 있지 않기 때문이다. Although the damage caused by contact damage, thermal shock, and high temperature corrosion of mechanical parts operating at such a high temperature is in danger of shutting down the system in the domestic industry, the proper evaluation method and equipment or evaluation method suitable for the actual environment are not introduced. Anticipation of deterioration due to damage and development of related component materials are difficult, or due to breakage of some components, efforts and costs are required to repair the system. For this reason, the damage or abrasion of parts during the introduction of loads due to contact damage at high temperatures, the analysis of microcracks, the analysis of cracks that may occur due to thermal shock, the weight loss due to high-temperature corrosion or the consideration of defects are not systematically performed. Because.

기존의 고온에서 인장강도, 압축강도를 측정하는 장비로는 접촉에 의한 손상정도를 규명하기가 곤란하다. 부품간의 접촉에 의한 마모를 측정하는 장비는 통상적으로 상온에서 평가하는 경우가 많으며, 고온에서 마모를 평가하는 장비는 드물 다. 고온의 전기로를 사용하여 부식성 가스를 흘림으로써 부식에 의한 평가도 개별적으로 행해진다는 문제점이 있다. 열 플랜트나 가스터빈 시스템, 화학반응장치에는 고온과 부식성 환경이 동시에 작용할 수도 있으며, 급작스런 냉각에 의해 큰 열충격이 동시에 작용할 수 있다. It is difficult to identify the damage caused by contact with the existing equipment that measures tensile strength and compressive strength at high temperature. Equipment for measuring wear due to contact between parts is usually evaluated at room temperature, and equipment for measuring wear at high temperature is rare. There is a problem that the evaluation by corrosion is also performed separately by flowing the corrosive gas using a high temperature electric furnace. High-temperature and corrosive environments can act simultaneously on thermal plants, gas turbine systems, and chemical reactors, and large thermal shocks can act simultaneously by sudden cooling.

여기에서 손상이란 부품소재에 발생하는 치수의 변형(deformation), 전위(dislocation), 미세균열(microcrack), 균열(crack), 마모자죽(wear scar) 등을 말하며 고온, 열충격, 부식의 환경하에서 얼마나 발생했는가가 부품소재의 수명을 저하시키는 반면, 이에 대한 정확한 통계적 처리와 손상정도를 평가하는 장치 및 이로부터 특성을 평가하는 방법에 관한 특허가 없어 어려움이 있다고 말할 수 있다. In this context, damage refers to deformation, dislocation, microcrack, crack, wear scar, etc. occurring in the material of the part and how much it is subjected to high temperature, thermal shock, and corrosion. While the occurrence of the material deteriorates the life of the component material, it can be said that it is difficult because there is no patent on the accurate statistical processing and the device for evaluating the degree of damage and the method for evaluating the property therefrom.

고온에서 접촉하중을 가하기 위해서는 정확한 하중을 전달하는 장치가 필요하며 하중을 가하는 압자(indenter)가 고온에 의해 열화되지 않아야 한다. 또한 고온의 환경에 노출된 후 상온으로 급작스런 냉각이 수반되어도 전기로의 내화재나 발열체에 큰 손상이 가해지지 않아야 한다. 또한 접촉하중에 의한 손상(damage)의 크기(area, diameter)를 정확히 측정할 수 있어야 하는데 어려움이 있다. 또 손상을 정확히 관찰하여 평가하는 방법이 수반되어져야 하며, 균열의 종류와 진행정도를 정확히 판단할 수 있어야 한다. In order to apply contact loads at high temperatures, an accurate load-carrying device is required, and the indenter under load must not be degraded by high temperatures. In addition, even after sudden cooling to room temperature after exposure to a high temperature environment, no significant damage to the refractory material or heating element of the electric furnace should be applied. In addition, it is difficult to be able to accurately measure the area (area, diameter) of the damage caused by the contact load. In addition, it should be accompanied by a method of observing and evaluating damage accurately, and it should be possible to accurately determine the type and extent of cracking.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 고온에서 접촉하중을 인가하여 시험편에 손상을 유발할 수 있고, 시험편을 고온에서 상온으로 단시간에 인출하여 열충격을 가할 수 있으며, 고온상태에서 부식성가스를 흘려줄 수 있는 장치를 고안 및 설계하고, 이와 같은 장비를 활용하여 고온 접촉손상, 열충격, 고온부식특성을 동시에 또는 개별적으로 평가하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is provided to solve the problems of the prior art as described above, may cause damage to the test piece by applying a contact load at a high temperature, withdraw the test piece from the high temperature to room temperature in a short time to apply a thermal shock, high temperature The purpose of the present invention is to devise and design a device capable of flowing corrosive gas in a state, and to provide a method of simultaneously or individually evaluating high temperature contact damage, thermal shock, and high temperature corrosion characteristics by using such equipment.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 장치의 설계도면에 따르면, 고온에서 접촉하중에 의한 손상거동을 평가하고 열충격 및 고온부식특성을 평가하는 방법에 있어서, 고온을 유지하기 위한 발열체와 외부로의 열을 차단하기 위한 내화재로 구성된 전기로(furnace)의 부분과, 하중을 가하기 위해 전기로의 상부에 하중을 가하고 그 크기를 조절 및 측정하기 위한 로드셀(load cell)의 부분과, 두 개의 서로 다른 부품을 접촉하게 하기 위해 지지하는 고온저항성이 우수한 세라믹 튜브(ceramic tube)로 구성되는 부분과, 세라믹 튜브에 스크류를 내고 하중을 가하는 압자(indenter)와 시험편을 지지하는 지지대(support)로 구성되는 부분과, 시험편을 지지하는 지지대가 자동 또는 수동의 방법에 의해 상온으로 인출시키도록 모터와 벨트로 구성되는 부분과, 각 부분이 작동하도록 제어하는 콘트롤러 부분으로 구성되도록 고안, 제조하게 되며, 온도는 상온에서부터 1500oC까지 가온 및 감온할 수 있고, 압력은 로드셀의 제어에 의해 상온대기기압에서부터 5000N까지 가압 및 감압할 수 있고, 고온부식가스를 전기로의 내부에 들어가도록 하는 입력장치(input)와 부식가스의 외부로 가스가 흘러가도록 하는 출력부위(output)가 상호 연결되어 부식가스가 일정한 유량으로 균일하게 흐를 수 있으며, 1500oC의 온도에서 시험편을 지지하는 지지대로 인출하여도 열충격에 의해 내화재나 발열체가 손상이 가해지지 않도록 하는 장치를 고안, 설계하는 방법이 제공된다. According to the design drawings of the device for achieving the above object, in the method for evaluating damage behavior by contact load at high temperature and evaluating thermal shock and high temperature corrosion characteristics, The part of the furnace consisting of refractory material for blocking heat, the part of the load cell for applying the load to the top of the electric furnace to adjust its size and measuring it, and the two different parts A part composed of a ceramic tube having excellent high temperature resistance for contacting with the contactor, an indenter for screwing and applying a load to the ceramic tube, and a part for supporting the test piece; A part consisting of a motor and a belt such that the support for supporting the specimen is drawn to room temperature by an automatic or manual method; It is designed and manufactured to be configured as a controller part to control the operation of the part, the temperature can be warmed and reduced from room temperature to 1500 o C, the pressure can be pressurized and reduced pressure from room temperature atmospheric pressure to 5000N by the control of the load cell In addition, an input device for allowing the hot corrosion gas to enter the inside of the electric furnace and an output part for allowing the gas to flow out of the corrosive gas are interconnected, so that the corrosive gas can flow uniformly at a constant flow rate. Provided is a method of designing and designing a device to prevent damage to a refractory or heating element due to thermal shock even when drawn out as a support for supporting a specimen at a temperature of 1500 o C.

또한 이러한 고온만능기를 이용하여, 상온에서부터 1500oC까지 온도를 올리면서 5000N까지의 힘을 가할 수 있어 고온에서 접촉하중에 의한 손상을 평가할 수 있고, 접촉하중에 의해 손상된 직경을 측정하여 압흔응력(가해진 하중을 손상면적으로 나누어서 계산)과 압흔변형율(손상의 반지름을 가해준 압자의 반지름으로 나누어서 계산)관계의 관계를 평가할 수 있고, 최고 1500oC의 온도에서 상온까지 전기로의 하부 1/2에 해당하는 알루미나 부품이 동시에 하강할 수 있어 열충격이 가해지게 하여 열충격에 의한 손상정도를 평가할 수 있고, 전기로에 부식성 가스(H2, Na, K, Cl 등)를 흘려주어 고온에서 화학적 부식에 의한 손상정도를 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. In addition, by using such a high temperature plunger, it is possible to apply a force up to 5000 N while raising the temperature from room temperature to 1500 o C, to evaluate the damage caused by contact load at high temperature, and to measure the indentation stress by measuring the diameter damaged by the contact load ( The relationship between the applied load divided by the damage area and the indentation strain (divided by the radius of the indenter that damaged the damage) can be assessed and applied to the lower half of the furnace from a maximum temperature of 1500 o C to room temperature. Corresponding alumina parts can be lowered at the same time, so that thermal shock can be applied to evaluate the degree of damage due to thermal shock, and damage caused by chemical corrosion at high temperature by flowing corrosive gas (H 2 , Na, K, Cl, etc.) into the electric furnace It is characterized by providing a method for evaluating the degree.

접촉하중에 의한 손상을 평가하는 방법은 알루미나 튜브에 스크류형태로 수나사를 가공하고, 캡을 암나사로 가공하여 체결하는 방법과, 캡에 인덴터를 세라믹 시멘트(cement paste)를 접착시키는 방법과, 고온에서 내열성이 우수한 알루미나, 질화규소, 탄화규소등의 구형압자(ball indenter)를 알루미나 튜브에 접착시키는 방법으로 구성된다. 또한 구형압자와 접촉하는 반대편의 알루미나 튜브에는 시험편이 접착된 캡이 암나사로 가공되어 있고 캡을 체결하기 위해 수나사의 형태로 가공된 알루미나 튜브로 구성되며, 시험편의 한 지점에 압흔이 가해진 후는 다른 지점에 압흔되도록 시험편을 움직일 수 있는 X-Y 테이블이 하부 알루미나 튜브의 바로 밑에 장착된다. The method of evaluating damage due to contact load is a method of processing a male screw in the form of a screw on an alumina tube, a female thread of a cap and fastening, a method of bonding an indenter to a cement cement, and a high temperature. It is composed of a method of bonding a ball indenter such as alumina, silicon nitride, silicon carbide and the like having excellent heat resistance to an alumina tube. In addition, the alumina tube on the opposite side that is in contact with the spherical indenter consists of an alumina tube machined with a female threaded cap and a male thread for fastening the cap. An XY table is mounted underneath the lower alumina tube to move the specimen to indent the spot.

열충격을 평가하는 방법은 시험편이 부착된 캡이 스크류로 체결된 알루미나 튜브와 전기모터가 벨트로 연결되어져서 모터의 힘에 의해 시험편이 부착된 알루미나 튜브 전체가 전기로의 하부로 인출되는 구조로 구성된다. 이 때 알루미나 튜브의 상하운동은 타이머에 의해 자동으로 이루어지도록 구성된다. The method of evaluating the thermal shock consists of the alumina tube in which the cap with the test piece attached is screwed together with the electric motor connected to the belt so that the entire alumina tube with the test piece attached to the lower part of the electric furnace is pulled out by the force of the motor. . At this time, the vertical movement of the alumina tube is configured to be automatically made by a timer.

고온부식을 평가하는 방법은 전기로의 내부에 가스가 진입 및 유출될 수 있는 관이 설계되어 있어 이를 통해 가스가 유입 및 유출되며 일정량의 가스량이 흐를 수 있도록 유량계가 설치되도록 구성된다. The method for evaluating high temperature corrosion is designed to allow the gas to flow in and out of the electric furnace, so that the gas flows in and out through it, and the flow meter is installed so that a certain amount of gas flows.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상정도를 평가할 수 있는 고온만능기의 고안, 제작 및 이를 활용한 평가방법에 의해, 고온에서 접촉하중을 인가하여 시험편에 손상을 유발할 수 있고, 시험편을 고온에서 상온으로 단시간에 인출하여 열충격을 가할 수 있으며, 고온상태에서 부식성가스를 흘려줄 수 있는 장치를 고안 및 설계하고, 이 와 같은 장비를 활용하여 고온 접촉손상, 열충격, 고온부식특성을 독자적으로 또는 동시에 평가하는 방법을 제공하는데 장점이 있다.As described in detail above, by designing, fabricating and evaluating a high temperature pluripotent group capable of evaluating damage caused by contact load at high temperature, thermal shock and high temperature corrosion, the contact load at high temperature It can be applied to cause damage to the specimen, draw out the specimen from high temperature to room temperature in a short time and apply thermal shock, devise and design a device that can flow corrosive gas in high temperature state, and utilize such equipment It is advantageous to provide a method for independently or simultaneously evaluating high temperature contact damage, thermal shock, and high temperature corrosion characteristics.

이상에서 본 발명의 고온만능기를 이용한 시험편의 고온에서의 여러 특성을 평가하는 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 세라믹이나 특정한 고온조건, 특정한 곡강도 시험법에 대하여 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. Although the technical idea of the method for evaluating various characteristics at high temperature of the test piece using the high temperature pluripotent machine of the present invention has been described together with the accompanying drawings, this is illustrative of the best embodiment of the present invention, but the ceramic or the specific high temperature. The present invention is not limited to the conditions and the specific bending strength test method. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

아래에서, 본 발명에 따른 고온접촉하중에 의한 손상거동을 평가하는 방법의 양호한 실시 예에 대하여 상세히 설명하겠다.In the following, a preferred embodiment of the method for evaluating damage behavior due to high temperature contact load according to the present invention will be described in detail.

본 발명의 양호한 실시 예는 주원료인 질화규소 세라믹스 분말과 기타 첨가제로 혼합된 혼합재를 질화반응과 동시에 상압소결법으로 소결하여 시험편을 제조하고, 고온에서 구형압입자를 이용하여 하중을 가해 접촉하중을 인가하여 고온접촉하중에 의한 손상거동을 평가하는 방법에 관한 것이다. According to a preferred embodiment of the present invention, a silicon nitride ceramic powder, which is a main raw material, and a mixture mixed with other additives are sintered by atmospheric pressure sintering at the same time as the nitriding reaction to prepare a test piece, and a contact load is applied by applying a load using spherical pressure particles at a high temperature. The present invention relates to a method for evaluating damage behavior due to contact load.

아래에서는 우선적으로 질화반응과 동시에 상압소결법으로 제조되는 질화규소 시험편의 제조과정에 대하여 상세히 설명하겠다.In the following, the manufacturing process of the silicon nitride test piece manufactured by the atmospheric pressure sintering method simultaneously with the nitriding reaction will be described in detail.

시험편 원료의 주성분이 되는 질화규소 세라믹스 분말에 소결조제인 일루미나, 이트리아 및 규소분말을 첨가한다. 이 때 소결조제는 질화규소 세라믹스 분말 입자들 사이의 결합력을 증가시켜 소결시에 부피수축을 증가시키기 위해 첨가하는 것이며, 이런 소결조제의 총 첨가량은 상기 질화규소 세라믹스 분말에 대하여 1.0~15.0wt%를 첨가 혼합한다. To the silicon nitride ceramic powder, which is the main component of the test piece raw material, sintering aids such as alumina, yttria and silicon powder are added. At this time, the sintering aid is added to increase the bonding force between the silicon nitride ceramic powder particles to increase the volume shrinkage at the time of sintering, and the total amount of such sintering aid is added in an amount of 1.0 to 15.0 wt% based on the silicon nitride ceramic powder. do.

그리고, 혼합된 질화규소 세라믹스 분말과 소결조제에 성형보조제로서 유기물 결합제인 카복시메틸셀룰로오즈(CMC; CarboxyMethyl Cellulose)를 첨가한다. 이 때 첨가되는 카복시메틸셀룰로오즈는 질화규소 세라믹스 분말의 질량에 대해 1.0~5.0wt%를 첨가 혼합한다. 그리고 이들 원료들을 폴리에틸렌 용기에 넣고 진동 밀(vibration pot mill)에서 1시간 동안 건식 혼합하여 균일한 혼합이 이루어지도록 한다.CarboxyMethyl Cellulose (CMC), which is an organic binder, is added to the mixed silicon nitride ceramic powder and the sintering aid as a molding aid. The carboxymethyl cellulose added at this time is added and mixed 1.0 to 5.0wt% with respect to the mass of the silicon nitride ceramic powder. Then, these raw materials are placed in a polyethylene container and dry mixed in a vibration pot mill for 1 hour to achieve uniform mixing.

한편, 질화규소 세라믹스 분말과 소결조제 및 성형보조제의 고상 혼합물과 별도로 물을 함께 혼련기에 넣고 30∼60분 동안 고르게 혼합하여 액상 혼합물을 형성한다. 이 때 액상 혼합물의 질량비는 질화규소 세라믹스 분말의 질량에 대해 5.0~15.0wt%의 물의 비율로 혼합한다.Meanwhile, separately from the solid mixture of the silicon nitride ceramic powder, the sintering aid and the molding aid, water is put together in a kneader and mixed evenly for 30 to 60 minutes to form a liquid mixture. At this time, the mass ratio of the liquid mixture is mixed in a ratio of 5.0-15.0 wt% of water with respect to the mass of the silicon nitride ceramic powder.

상기와 같이 형성된 고상 혼합물과 액상 혼합물을 다시 혼합하여 상온에서 24시간동안 숙성시킨다. BN도가니 내에 숙성도니 혼합물을 장입시킨 후 실리콘 분말을 충진시킨다. 충진된 도가니를 진공열처리로 내에 넣은 후 1250∼1450oC의 온도로 올리고 이 때 분위기를 질소로 유지해 준다. The solid mixture and the liquid mixture formed as described above are mixed again and aged at room temperature for 24 hours. After charging the matured mixture in the BN crucible, the silicon powder is filled. The filled crucible is placed in a vacuum heat treatment furnace and heated to a temperature of 1250-1450 o C. At this time, the atmosphere is maintained with nitrogen.

한편 상기와 같은 과정에서 분위기를 질소로 유지하는 이유는 충전된 규소와 분위기를 유지해주는 질소가 주어진 온도범위 내에서 화학반응이 일어나 질화규소 로 전환되기 때문이다. 1250oC의 온도보다 낮은 경우는 실리콘이 용융되지 않아 화학반응이 일어나지 않고, 1450oC의 온도보다 높은 경우는 화학반응이 과다하게 일어나 치밀한 소결체가 얻어지지 않게 된다. Meanwhile, the reason for maintaining the atmosphere as nitrogen in the above process is that the charged silicon and the nitrogen maintaining the atmosphere are converted into silicon nitride by a chemical reaction within a given temperature range. If the temperature is lower than 1250 o C, the silicon does not melt and no chemical reaction occurs. If the temperature is higher than the temperature of 1450 o C, the chemical reaction occurs excessively, so that a dense sintered body is not obtained.

질화반응이 일어난 반응체는 전기로 내에서 바로 온도를 1750∼1820oC까지 온도를 올려주어 1∼3시간동안 고온에서 유지하여 주고 일정한 속도롤 냉각을 하게 면 기공이 없이 완전 치밀한 소결체로 제작하게 된다. The reactant, which has undergone nitrification, is heated up to 1750 ~ 1820 o C in an electric furnace to keep it at high temperature for 1 ~ 3 hours, and to be made into a completely compact sintered body without surface pores for constant roll cooling. do.

치밀해진 시험편을 전기로에서 인출한 후 외부에 과잉으로 묻어난 실리콘 응결제를 제거한 후 다이아몬드를 이용하여 거울면과 같이 면을 연마, 가공(machining and polishing)하게 된다. After removing the densified specimen from the electric furnace and removing the excess silicon coagulant on the outside, the surface is polished and machined like a mirror using diamond.

아래에서는 우선적으로 질화반응과 동시에 상압소결법으로 제조된 질화규소 시험편을 고온에서 접촉하중에 의한 손상거동을 평가하는 방법에 관해 설명하겠다. In the following, a method of evaluating damage behavior of silicon nitride specimens prepared by atmospheric sintering at the same time as the nitriding reaction due to contact load at high temperature will be described.

도면에서, 도 1은 본 발명에서 설계하여 제작한 고온만능기의 모식도를 나타낸 사진이고, 도 2는 여러 실시 예 중 한가지 조건에 따라 평가된 질화규소 시험편에서 발생한 접촉손상과 이 때 가해진 하중, 손상크기, 압입자의 반경으로부터 압흔응력과 변형율을 구하여 그래프로 나타낸 그림이다.In the drawings, Figure 1 is a photograph showing a schematic diagram of the high-temperature plurier designed and manufactured in the present invention, Figure 2 is a contact damage occurred in the silicon nitride test piece evaluated in accordance with one of the various conditions and the load and damage applied at this time The graph shows the indentation stress and strain from the radius of the indenter.

도 1에 도시된 바와 같이 제조된 질화규소 시험편은 캡의 상부에 홈을 내고 시험편을 고정시킨다. 시험편이 장착된 캡은 하부의 알루미나 튜브에 스크류에 의해 체결된다. 또한 시험편을 고정시키기 위한 방법으로는 세라믹 시멘트를 사용하여 접착시킨 후 클램프에 의해 24시간 이상 압착하여 일정두께를 갖는 시멘트가 시 험편 하부에 접착하는 방법도 사용된다. The silicon nitride test piece prepared as shown in FIG. 1 slots the top of the cap and fixes the test piece. The cap on which the specimen is mounted is screwed into the lower alumina tube. In addition, as a method for fixing the test piece, a method in which a cement having a predetermined thickness is adhered to the lower part of the test piece by bonding with ceramic cement and pressing for more than 24 hours by a clamp is also used.

한편 상기와 동일한 방법으로 알루미나, 질화규소, 탄화규소 세라믹 볼을 캡에 고정시킨 후 같은 방법으로 상부의 알루미나 튜브에 스크류에 의해 체결한다. Meanwhile, the alumina, silicon nitride, and silicon carbide ceramic balls are fixed to the cap in the same manner as above, and then fastened by screws to the upper alumina tube in the same manner.

벨트로 연결된 모터에 의해 하부 알루미나 튜브를 상부로 이동시켜 상부의 알루미나 캡에 장착된 구형압입자와 접촉시킨다. 이 때, 접촉여부를 확인하기 위해 전기로의 중앙부위에 내열성이 있는 윈도우를 설치한다. The lower alumina tube is moved upwards by a motor connected by a belt to contact the spherical pressure particles mounted on the upper alumina cap. At this time, a heat resistant window is installed in the central part of the electric furnace to check the contact.

세라믹 구형압자와 시험편을 접촉시킨 후 구형압자가 장착된 알루미나 튜브의 위에 장치된 하중계를 이용하여 압력을 가하게 된다. 일정한 압력이 걸리게 되면 자동으로 압력의 증가를 멈춘다. After contacting the specimen with the ceramic spherical indenter, pressure is applied using a load gauge mounted on the alumina tube equipped with the spherical indenter. When a certain pressure is applied, the pressure stops automatically.

고온상태에서 일정한 압력으로 접촉된 시험편에 작용한 하중을 로드셀을 이용하여 제거한 후 전기로를 일정한 속도로 냉각하게 되며, 상온 부근까지 냉각된 시험편을 하부 알루미나 튜브를 모터로 하강 이동하여 인출한다. 인출된 시험편을 광학현미경 또는 전자현미경을 이용하여 손상정도를 관찰하고 분석한다. After removing the load applied to the test specimens contacted at a constant pressure in a high temperature state by using a load cell, the electric furnace is cooled at a constant speed, and the cooled test specimens are cooled down to near room temperature by pulling down the lower alumina tube by a motor. The drawn specimen is analyzed by an optical microscope or an electron microscope to observe and analyze the degree of damage.

도 1 에 도시된 본 발명에서 설계, 제작한 고온만능기를 이용하여 평가된 다양한 방법에 대하여 실시 예를 부여하여 표 1에서와 같이 실시예1∼실시예7을 구분하였다.Examples were given to various methods evaluated using the high temperature pluripot designed and manufactured in the present invention shown in FIG. 1 to separate Examples 1 to 7 as shown in Table 1.

실시 예 1은 상기에서 설명한 고온에서의 접촉하중에 의한 손상거동 평가방법에 있어서 700oC의 온도에서 100kgf의 하중을 가하여 발생한 손상평가에 관한 것이며 이 때 발생한 손상에 의한 강도저하를 평가하여 표 1에 나타내었다. 손상에 의한 시험편의 강도저하를 평가하기 위한 방법으로 도 3에 나타낸 방법에 의해 평가가 이루어진다. 실시 예에 의해 제조한 시험편의 손상부위를 강도측정 시 아래쪽에 위치시킨 후 곡강도 시험에 의해 강도를 평가하여 강도저하율을 평가한다. 한편 접촉손상에 의한 강도저하를 평가하기 전에 손상을 분석한 결과를 표 2에 나타내었다. 이 방법은 실시 예 1에서와 같이 접촉한 하중을 손상의 면적을 측정하여 나누어진 압흔응력과, 손상의 반경을 압입자의 반경으로 나누어준 압흔변형율 측정하여 데이터를 얻는다. 표 2에 의하면 압흔응력과 압흔변형률은 하중의 증가에 따라 일반적으로 증가하여, 압흔변형률의 증가에 따라 압흔응력이 증가한다. 한편 압흔응력-압흔변형율 곡선에서 선형부분은 손상변형에 항복현상(yield)이 일어나기 전에 탄성계수에 해당하는 부분으로 시험편의 탄성계수를 측정할 수 있다. Example 1 relates to the damage evaluation caused by applying a load of 100 kgf at a temperature of 700 ° C. in the method for evaluating damage behavior by contact load at a high temperature as described above. Shown in Evaluation is performed by the method shown in FIG. 3 as a method for evaluating the strength reduction of the test piece due to damage. The damage site of the test piece manufactured according to the embodiment is positioned below the strength measurement, and then the strength reduction rate is evaluated by evaluating the strength by the bending strength test. On the other hand, the results of analyzing the damage before the strength degradation due to contact damage is shown in Table 2. This method obtains the data by measuring the indentation stress divided by the area of the damage contacted as in Example 1 and the indentation strain by dividing the radius of the damage by the radius of the indenter. According to Table 2, the indentation stress and the indentation strain generally increase with increasing load, and the indentation stress increases with increasing indentation strain. On the other hand, the linear part of the indentation stress-indentation strain curve corresponds to the modulus of elasticity before yield failure occurs and the elastic modulus of the specimen can be measured.

실시 예 2는 본 발명에서 제시한 고온만능기를 이용하여 고온 열충격시험으로 평가를 한 후 강도저하를 평가한 결과를 나타낸 것이다. 본 열충격은 700oC의 온도까지 시험편을 전기로에서 가열시킨 후 하부의 알루미나 튜브를 상온으로 1분내에 인출시켜 열충격을 가하고 1분을 유지한 후 다시 1분동안 알루미나 튜브를 전기로로 상승하여 1분을 유지하는 싸이클을 수십∼수천회 반복하게 된다. 열충격 후 시험편의 상부면을 도 3과 같이 강도시험지그의 하부 스팬 사이에 위치시켜 강도를 측정한다.Example 2 shows the results of evaluating the strength decrease after the evaluation by the high temperature thermal shock test using the high temperature plurier presented in the present invention. In this thermal shock, after heating the test specimen in the electric furnace to 700 o C, withdraw the lower alumina tube at room temperature within 1 minute, apply thermal shock and maintain it for 1 minute, then raise the alumina tube to the electric furnace for 1 minute. The cycle of maintaining the cycle is repeated several tens to thousands of times. After thermal shock, the upper surface of the test piece is placed between the lower spans of the strength test jig as shown in FIG. 3 to measure the strength.

실시 예 3은 고온 700oC에서 부식성 가스를 흘려 일정시간 노출시킨 후 노출면을 도 3의 강도시험지그의 하부스팬에 위치시킨 후 강도를 측정한 결과에 관한 것이다. 부식성가스는 Na, K, H, Ar, H2가 포함된 가스가 흘려지게 되며, 부식에 의해 마모된 시험편의 강도저하를 측정한다. Example 3 relates to a result of measuring the strength after placing the exposed surface in the lower span of the strength test jig of FIG. 3 after exposing the corrosive gas at a high temperature of 700 ° C for a predetermined time. Corrosive gas is a gas containing Na, K, H, Ar, H 2 flows, and measure the strength degradation of the test piece worn by corrosion.

실시 예 4∼6은 본 발명에 의해 설계, 제작한 고온만능기를 사용하여 고온부식 및 고온열충격시험을 동시에 행한 실시 예 4, 고온접촉하중과 고온부식시험을 동시에 행한 실험 예 5, 고온접촉하중, 고온부식시험, 열충격시험을 동시에 행한 실시 예 6으로 구성되어 고온, 하중, 부식환경, 열충격환경이 동시에 작용하는 경우에 대해 평가한 결과에 관한 것이다. Examples 4 to 6 are Examples 4, wherein the high-temperature corrosion test and the high-temperature thermal shock test were simultaneously performed using the high-temperature plural machine designed and manufactured according to the present invention. It consists of Example 6 which performed the high temperature corrosion test and the thermal shock test simultaneously, and relates to the result of evaluating the case where a high temperature, a load, a corrosion environment, and a thermal shock environment act simultaneously.

[표 1]TABLE 1

Figure 112009015408641-PAT00001
Figure 112009015408641-PAT00001

[표 2]TABLE 2

Figure 112009015408641-PAT00002
Figure 112009015408641-PAT00002

[표 1] 및 [표 2]의 결과에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의해 고온, 하중, 부식환경, 열충격환경 하에서 평가할 수 있는 고온만능기는 각각의 평가방법을 동 시에 평가할 뿐만 아니라 각 변수의 영향을 고찰하기 위해 한가지 방법으로도 평가할 수 있는 차별성이 있는 발명이다. 또한 시험편의 기존 상온에서의 응력-변형율과 다르게 압축응력 하에서 압흔응력-압흔변형율 거동을 얻을 수 있다는 면에서 기존에서 대표적 기계적 거동의 평가방법의 하나인 응력-변형율 거동을 고온에서, 또한 국부적인 손상으로부터 평가할 수 있는 발명이다. As shown in the results of Table 1 and Table 2, the high temperature pluripotency which can be evaluated under high temperature, load, corrosion environment and thermal shock environment according to the present invention not only evaluates each evaluation method simultaneously but also It is a distinctive invention that can be evaluated in one way to consider the impact. In addition, stress-strain behavior, which is one of the typical methods of evaluating mechanical behavior, can be obtained at high temperature and local damage in that indentation stress-indentation strain behavior can be obtained under compressive stress, unlike stress-strain at existing room temperature. It is an invention that can be evaluated from.

도 1은 본 발명에 따라 고안하여 제조한 고온만능기의 도면을 나타낸 그림이고, 1 is a view showing a drawing of a high-temperature pluripot designed and manufactured according to the present invention,

도 2는 본 발명의 여러 실시 예 중 한가지 조건에 따라 평가된 세라믹 시험편의 고온 접촉손상을 나타내는 사진과(a), 접촉손상에 의한 압흔응력-변형율 곡선을 그래프로 나타낸 그림(b)이며,FIG. 2 is a photograph showing a high temperature contact damage of a ceramic test piece evaluated according to one condition of various embodiments of the present invention (a), and a graph (b) showing the indentation stress-strain curve due to contact damage.

도 3은 고온만능기에 의해 평가된 시험편의 강도저하를 평가하기 위한 강도측정방법을 모식도로 나타낸 그림이다. Figure 3 is a schematic diagram showing the strength measurement method for evaluating the strength degradation of the test piece evaluated by the high temperature universal machine.

Claims (9)

고온 접촉손상, 열충격, 고온부식특성을 각각 또는 동시에 측정할 수 있는 고온만능기를 제작하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing a high temperature pluripot capable of measuring the high temperature contact damage, thermal shock, and high temperature corrosion characteristics, respectively or simultaneously, 고온을 유지하기 위한 발열체와 외부로의 열을 차단하기 위한 내화재로 구성된 전기로(furnace)를 구성하는 단계;Constructing a furnace comprising a heating element for maintaining a high temperature and a refractory material for blocking heat to the outside; 하중을 가하기 위해 상기 전기로의 상부에 하중을 가하고 그 크기를 조절 및 측정하기 위한 로드셀(load cell)을 구성하는 단계;Constructing a load cell for applying a load to the upper portion of the electric furnace for adjusting the load and for adjusting and measuring the size thereof; 두 개의 서로 다른 부품을 접촉하게 하기 위해 지지하는 고온저항성이 큰 세라믹 튜브(ceramic tube)를 구성하는 단계; 및Constructing a high temperature resistant ceramic tube supporting the two different parts in contact; And 상기 세라믹 튜브에 스크류를 내고 하중을 가하는 압자(indenter)와 시험편을 지지하는 지지대(support)로 구성되는 하는 단계;Comprising an indenter for applying a screw to the ceramic tube and applying a load and a support for supporting a test piece; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가방법.Damage due to contact load at high temperatures, thermal shock and corrosion characteristics evaluation method characterized in that consisting of. 제 1 항에 의해 제조된 고온만능기를 이용하여 제작하는 방법에 있어서,In the manufacturing method using a high temperature pluripot manufactured by claim 1, 알루미나 튜브에 스크류형태로 수나사를 가공하고, 캡을 암나사로 가공하여 체결하는 단계;Processing the external thread in the form of a screw on the alumina tube, and processing the cap with the internal thread to fasten it; 캡에 인덴터를 세라믹 시멘트(cement paste)를 접착시키는 단계; 및Adhering the indenter to the cap with ceramic cement; And 고온에서 내열성이 우수한 알루미나, 질화규소, 탄화규소 중 적어도 하나의 구형압자(ball indenter)를 알루미나 튜브에 접착시키는 단계;Bonding a ball indenter of at least one of alumina, silicon nitride, and silicon carbide having excellent heat resistance at a high temperature to an alumina tube; 로 이루어지며, It consists of 상기 구형압자와 접촉하는 반대편의 알루미나 튜브에 시험편이 접착된 캡이 암나사로 가공되어 있고 캡을 체결하기 위해 수나사의 형태로 가공된 알루미나 튜브로 이루어지고, 시험편의 한 지점에 압흔이 가해진 후는 다른 지점에 압흔되도록 시험편을 움직일 수 있는 X-Y 테이블이 하부 알루미나 튜브의 바로 밑에 장착되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가 방법.The cap on which the test piece is attached to the opposite alumina tube in contact with the spherical indenter is machined with a female thread, and consists of an alumina tube processed in the form of a male thread to fasten the cap, and after the indentation is applied to one point of the test piece, A method for evaluating damage characteristics due to damage due to contact load, thermal shock and high temperature corrosion at a high temperature, characterized in that an XY table capable of moving the specimen to indent at a point is mounted under the lower alumina tube. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가 방법은, Method for evaluating damage characteristics due to contact load at high temperature, thermal shock and high temperature corrosion, 상온에서부터 1500oC까지 온도를 올리면서 5000N까지의 힘을 가할 수 있어 고온에서 접촉하중에 의한 손상을 평가할 수 있고, 접촉하중에 의해 손상된 직경을 측정하여 압흔응력과 압흔변형율관계의 관계를 평가할 수 있고, 1500oC의 온도에서 상온까지 전기로의 하부 1/2에 해당하는 부품이 동시에 하강할 수 있어 열충격이 가해지게 하여 열충격에 의한 손상정도를 평가할 수 있으며, 전기로에 부식성 가스 를 흘려주어 고온에서 화학적 부식에 의한 손상정도를 평가할 수 있어 상기의 시험들을 개별적으로 또는 동시에 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것을 특징으로 하는 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가 방법.It is possible to apply the force up to 5000N while raising the temperature from normal temperature to 1500 o C, and to evaluate the damage caused by contact load at high temperature, and to evaluate the relationship between indentation stress and indentation strain by measuring the diameter damaged by the contact load. The parts corresponding to the lower half of the electric furnace from the temperature of 1500 o C to the room temperature can be simultaneously lowered, so that the thermal shock is applied to evaluate the degree of damage due to the thermal shock, and the corrosive gas is flowed into the electric furnace at high temperature. A method for evaluating damage characteristics due to contact load damage, thermal shock and high temperature corrosion at a high temperature, wherein the damage due to chemical corrosion can be evaluated to provide a method for evaluating the above tests individually or simultaneously. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 압흔응력은 가해진 하중을 손상면적으로 나누어서 산출되고, 압흔변형율은 손상의 반지름을 가해준 압자의 반지름으로 나누어서 산출되는 것을 특징으로 하는 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가방법.The indentation stress is calculated by dividing the applied load by the damage area, and the indentation strain is calculated by dividing by the radius of the indenter that applied the radius of the damage, and is characterized by damage due to contact load, thermal shock and high temperature corrosion at high temperatures. Assessment Methods. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 부식성 가스는, H2, Na, K, Cl, Ar 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가 방법.The corrosive gas is at least one of H 2 , Na, K, Cl, Ar, damage due to contact load at high temperatures, thermal shock and damage characteristics evaluation by high temperature corrosion. 시험편을 지지하는 지지대가 자동 또는 수동의 방법에 의해 상온으로 인출시 키도록 모터와 벨트, 알루미나 튜브로 구성되는 수단;Means composed of a motor, a belt and an alumina tube such that the support for supporting the test piece is drawn out to room temperature by an automatic or manual method; 각 부분이 작동하도록 제어하는 콘트롤러;A controller for controlling each part to operate; 상온에서부터 1500oC까지 가온 및 감온할 수 있는 온도 콘트롤러;A temperature controller capable of warming and reducing temperature from room temperature to 1500 o C; 상기 콘트롤러의 제어에 의해 상온대기압에서부터 5000N까지 가압 및 감압할 수 있는 로드셀;A load cell capable of pressurizing and depressurizing from room temperature atmospheric pressure to 5000N by control of the controller; 고온부식가스를 전기로의 내부에 들어가도록 하는 입력장치(input);An input device for allowing the hot corrosion gas to enter the interior of the electric furnace; 부식가스의 외부로 가스가 흘러가도록 하는 출력부위(output)가 상호 연결되어 부식가스가 일정한 유량으로 균일하게 흐를 수 있는 수단;Means for allowing the output gas to flow outside of the corrosive gas so that the corrosive gas can flow uniformly at a constant flow rate; 1500oC의 온도에서 시험편을 지지하는 지지대로 인출하여도 열충격에 의해 내화재나 발열체가 손상이 가해지지 않도록 하는 수단,Means for preventing damage to the fireproof material or heating element due to thermal shock even when drawing out as a support for supporting the specimen at a temperature of 1500 o C, 으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가 장치.Damage due to contact load at high temperatures, thermal shock and damage characteristics evaluation apparatus due to high temperature corrosion, characterized in that consisting of. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가 방법은, Method for evaluating damage characteristics due to contact load at high temperature, thermal shock and high temperature corrosion, 상온에서부터 1500oC까지 온도를 올리면서 5000N까지의 힘을 가할 수 있어 고온에서 접촉하중에 의한 손상을 평가할 수 있고, 접촉하중에 의해 손상된 직경을 측정하여 압흔응력과 압흔변형율관계의 관계를 평가할 수 있고, 1500oC의 온도에서 상온까지 전기로의 하부 1/2에 해당하는 부품이 동시에 하강할 수 있어 열충격이 가해지게 하여 열충격에 의한 손상정도를 평가할 수 있으며, 전기로에 부식성 가스를 흘려주어 고온에서 화학적 부식에 의한 손상정도를 평가할 수 있어 상기의 시험들을 개별적으로 또는 동시에 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것을 특징으로 하는 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가 방법.It is possible to apply the force up to 5000N while raising the temperature from normal temperature to 1500 o C, and to evaluate the damage caused by contact load at high temperature, and to evaluate the relationship between indentation stress and indentation strain by measuring the diameter damaged by the contact load. The parts corresponding to the lower half of the electric furnace from the temperature of 1500 o C to the room temperature can be lowered simultaneously, so that the thermal shock is applied to evaluate the degree of damage due to the thermal shock, and the corrosive gas is flowed into the electric furnace at high temperature. A method for evaluating damage characteristics due to contact load damage, thermal shock and high temperature corrosion at a high temperature, wherein the damage due to chemical corrosion can be evaluated to provide a method for evaluating the above tests individually or simultaneously. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 압흔응력은 가해진 하중을 손상면적으로 나누어서 산출되고, 압흔변형율은 손상의 반지름을 가해준 압자의 반지름으로 나누어서 산출되는 것을 특징으로 하는 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가방법.The indentation stress is calculated by dividing the applied load by the damage area, and the indentation strain is calculated by dividing by the radius of the indenter that applied the radius of the damage, and is characterized by damage due to contact load, thermal shock and high temperature corrosion at high temperatures. Assessment Methods. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 부식성 가스는, H2, Na, K, Cl, Ar 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고온에서 접촉하중에 의한 손상, 열충격 및 고온부식에 의한 손상특성 평가 방법.The corrosive gas is at least one of H 2 , Na, K, Cl, Ar, damage due to contact load at high temperatures, thermal shock and damage characteristics evaluation by high temperature corrosion.
KR1020090021679A 2009-03-13 2009-03-13 Evaluation method and instrument of high temperature indentation, thermal shock and hot corrosion KR20100103196A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090021679A KR20100103196A (en) 2009-03-13 2009-03-13 Evaluation method and instrument of high temperature indentation, thermal shock and hot corrosion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090021679A KR20100103196A (en) 2009-03-13 2009-03-13 Evaluation method and instrument of high temperature indentation, thermal shock and hot corrosion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100103196A true KR20100103196A (en) 2010-09-27

Family

ID=43008019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090021679A KR20100103196A (en) 2009-03-13 2009-03-13 Evaluation method and instrument of high temperature indentation, thermal shock and hot corrosion

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100103196A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101541117B1 (en) * 2014-07-14 2015-07-31 최수영 Apparatus for testing life time and quality of hot-press forming mold and method for testing life time and quality of hot-press forming mold
CN109883868A (en) * 2019-03-22 2019-06-14 吉林大学 Impression test device is impacted under hot environment
CN112461888A (en) * 2020-11-20 2021-03-09 西安航天动力研究所 High-temperature and high-pressure examination test device and method for heat storage hollow brick and furnace lining
CN112665864A (en) * 2020-11-12 2021-04-16 南京航空航天大学 Device and method for simulating random thermal shock load of aircraft engine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101541117B1 (en) * 2014-07-14 2015-07-31 최수영 Apparatus for testing life time and quality of hot-press forming mold and method for testing life time and quality of hot-press forming mold
CN109883868A (en) * 2019-03-22 2019-06-14 吉林大学 Impression test device is impacted under hot environment
CN112665864A (en) * 2020-11-12 2021-04-16 南京航空航天大学 Device and method for simulating random thermal shock load of aircraft engine
CN112665864B (en) * 2020-11-12 2022-05-03 南京航空航天大学 Device and method for simulating random thermal shock load of aircraft engine
CN112461888A (en) * 2020-11-20 2021-03-09 西安航天动力研究所 High-temperature and high-pressure examination test device and method for heat storage hollow brick and furnace lining
CN112461888B (en) * 2020-11-20 2021-10-08 西安航天动力研究所 High-temperature and high-pressure examination test device and method for heat storage hollow brick and furnace lining

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ferber et al. Evaluation of the strength and creep–fatigue behavior of hot isostatically pressed Silicon Nitride
KR20100103196A (en) Evaluation method and instrument of high temperature indentation, thermal shock and hot corrosion
CN102589976A (en) Rubber-storage-life predicting model based on test equipment for room-temperature and high-pressure compression stress relaxation of rubber
CN101187612A (en) Small drill drift creepage test device
CN112345380B (en) Method for testing fracture toughness of ceramic coating
CN105372146A (en) Testing device and method for high temperature oxidation properties of material under stress action
CN111678821A (en) Low-cycle fatigue life prediction method based on high-temperature alloy processing surface integrity
Halverson et al. Stress rupture in ceramic‐matrix composites: theory and experiment
CN1217177C (en) Tester for measuiring bending stress and strain of refractory materials under high temperature
CN107505213B (en) Novel small punch test device and test method thereof
Cheng et al. Biaxial flexural strength distribution of thin ceramic substrates with surface defects
CN206095167U (en) Laboratory produces device that warp with measuring engineered cementitious composites test piece
Owen et al. The constant stress tensile creep behaviour of a superplastic zirconia-alumina composite
Wereszczak et al. Development of an interfacial test system for the determination of interfacial properties in fiber reinforced ceramic composites
Giovan et al. Strength of a ceramic at high temperatures under biaxial and uniaxial tension
Brett et al. Impression creep testing for material characterization in development and application
Metcalfe et al. Effect of test specimen size on graphite strength
Cheng et al. Experimental method for a dynamic biaxial flexural strength test of thin ceramic substrates
Boccaccini et al. Tensile behavior and cyclic creep of continuous fiber-reinforced glass matrix composites at room and elevated temperatures
Butkus et al. Fatigue Test Methodology and Results for Ceramic Matrix Composites at Room and Elevated Temperatures
Lee et al. High-temperature fracture strength of a cvd-sic coating layer for triso nuclear fuel particles by a micro-tensile test
Schwind et al. Thermal, mechanical and fretting fatigue of silicon nitride
Zawada et al. Thermal fatigue of ceramic fiber/glass matrix composites
Lara‐Curzio et al. Stress‐Rupture of Nicalon™/SiC at Intermediate Temperatures
Morrell Mechanical properties of engineering ceramics: Test bars versus components

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application