KR20200076429A - Evaluation Method of Hydrogen Embrittlement and Stress Corrosion Properties of Steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강재의 수소취성 및 응력부식 특성 평가방법에 관한 것으로서, 상세하게는 수소침식 및 응력부식이 함께 작용하는 조건에서 강재의 수소취성 및 응력부식 특성을 독립적으로 구분하여 평가하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials, and specifically, to a method for independently evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials under conditions where hydrogen erosion and stress corrosion act together. .
수소침식 및 응력부식이 함께 작용하는 조건에서 강재에 주로 발생하는 파괴 유형은 수소지연파괴와 응력부식균열이며, 실제 산업 환경에서는 두 가지의 파괴 유형이 중첩되어 함께 발생하는 경우가 많다. 예를 들면, 수소침식 및 응력부식이 함께 작용하는 조건에서 강재의 파손은 전기화학적 부식반응의 부산물로 생성되는 수소 중 일부가 강재로 침투하여 취성을 유발하여 발생할 수 있다.Under the conditions where hydrogen erosion and stress corrosion work together, the types of failure mainly occurring in steels are hydrogen delayed fracture and stress corrosion cracking, and in actual industrial environments, two types of failure overlap and occur in many cases. For example, in the condition where hydrogen erosion and stress corrosion work together, the breakage of the steel may occur due to the penetration of some of the hydrogen generated as a by-product of the electrochemical corrosion reaction into the steel and causing brittleness.
이처럼 수소침식과 응력부식이 함께 작용하는 조건에서 강재의 파손 원인을 강재의 수소취성과 응력부식 특성 중 구분하여 특정하는 것이 매우 난해하며, 현재까지 수소침식 및 응력부식이 함께 작용하는 조건에서 강재의 수소취성 및 응력부식 특성을 독립적으로 구분하여 평가하는 방법에 대한 연구는 미흡한 실정이다.As such, it is very difficult to identify the cause of steel breakage by dividing it between the hydrogen embrittlement and stress corrosion characteristics of steel under conditions where hydrogen erosion and stress corrosion work together. Studies on how to independently evaluate and evaluate hydrogen embrittlement and stress corrosion properties are insufficient.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 강재의 수소취성 및 응력부식 특성을 독립적으로 구분하여 평가하는 방법을 제안하고자 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is to propose a method for independently evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials.
본 발명의 일 예에 따른 강재의 수소취성 및 응력부식 특성 평가방법은 수소침식 및 응력부식이 함께 작용하는 강재의 수소취성 및 응력부식 특성 평가방법에 있어서, 시편에 음극 정전류를 인가하여 -0.530V/SHE 또는 수소환원전위 중 낮은 전위보다 미만의 전위로 설정한 다음 수소취성을 평가하거나, 상기 시편에 양극 정전류를 인가하여 수소환원전위보다 초과의 전위로 설정한 다음 응력부식 특성을 평가하는 것을 포함한다.Method for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials according to an embodiment of the present invention is a method for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials in which hydrogen erosion and stress corrosion work together, by applying a negative current to the specimen, -0.530V /SHE or hydrogen reduction potential, which is set to a potential lower than the lower potential, and then evaluated for hydrogen embrittlement, or by applying a positive electrode constant current to the specimen, to a potential higher than the hydrogen reduction potential, and then to evaluate stress corrosion properties. do.
또한, 상기 수소취성의 평가는 상기 시편의 수소 침투량을 분석하거나, 저속변형률시험으로 평가하는 것을 포함할 수 있다.In addition, the evaluation of hydrogen embrittlement may include analyzing the amount of hydrogen permeation of the specimen or evaluating it by a low-speed strain test.
또한, 상기 응력부식 특성의 평가는 저속변형률시험으로 평가하는 것을 포함할 수 있다.In addition, the evaluation of the stress corrosion property may include evaluation by a low-speed strain test.
본 발명은 전기화학적 부식반응 중 수소발생반응의 제어를 통해 수소취성 및 응력부식 특성을 독립적으로 구분하여 평가할 수 있으므로, 강재의 파손 발생 시 보다 정확한 파손 원인을 추정할 수 있다.In the present invention, hydrogen embrittlement and stress corrosion properties can be independently classified and evaluated through control of a hydrogen generation reaction during an electrochemical corrosion reaction, so that a more accurate cause of damage can be estimated when a steel breakage occurs.
도 1a는 표준상태에서의 분극곡선 그래프이다.
도 1b는 양극 방향으로 분극 시 양극반응과 음극반응의 속도 변화를 도시한 그래프이다.
도 1c는 음극 방향으로 분극 시 양극반응과 음극반응의 속도 변화를 도시한 그래프이다.
도 2는 Fe의 pH-전위 도표이다.
도 3은 수소 발생량과 시편의 부식으로 감량된 무게를 측정하기 위한 개요도이다.1A is a graph of polarization curves in a standard state.
Figure 1b is a graph showing the rate change of the positive and negative reactions when polarized in the positive direction.
1C is a graph showing changes in the rate of anodic and cathodic reactions when polarized in the negative electrode direction.
2 is a pH-potential diagram of Fe.
3 is a schematic diagram for measuring the amount of hydrogen reduction and weight loss due to corrosion of the specimen.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술사상이 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific examples. Thus, for example, a singular expression includes a plural expression, unless the context clearly indicates it. In addition, terms such as “comprise” or “include” used in the present application are used to clearly indicate the existence of features, steps, functions, components, or combinations thereof described in the specification, and other features. It should be noted that it is not used to preliminarily exclude the presence of a field or step, function, component, or combination thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 가령, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.On the other hand, unless otherwise defined, all terms used in this specification should be regarded as having the same meaning as generally understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, unless explicitly defined herein, certain terms should not be construed in excessively ideal or formal sense. For example, in this specification, a singular expression includes a plural expression unless the context clearly has an exception.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.In addition, "about", "substantially" and the like in the present specification are used in the sense of or close to the value when manufacturing and substance tolerances unique to the stated meaning are presented, and are used to help understand the present invention. Or, an absolute value is used to prevent unscrupulous use of the disclosed content by unscrupulous intruders.
일반적인 수용액 환경에서 철의 전기화학적 반응은 이하의 식 (1-1), (1-2)로 나타낼 수 있으며, 이 반응에 의하면 산성도(pH)와 무관하게 금속의 부식반응은 수소를 발생시킨다.The electrochemical reaction of iron in a general aqueous solution environment can be represented by the following equations (1-1) and (1-2), and according to this reaction, the corrosion reaction of the metal generates hydrogen regardless of acidity (pH).
(1-1) Fe → Fe2+ + 2e- (1-1) Fe → Fe 2+ + 2e -
(1-2) 2H+ + 2e- → H2 (산성) (1-2) 2H + + 2e - → H 2 ( acidic)
2H-2O + 2e- → 2OH- + H2 (중성) 2H- 2 O + 2e - → 2OH - + H 2 ( mild)
상기 식 (1-1)와 같이 금속이 이온화되어 전자(e-)를 생성하는 산화반응을 양극반응, 상기 식 (1-2)와 같이 금속 표면의 용액에서 전자를 소비하는 환원반응을 음극반응이라 한다. 다시 말해, 양극반응은 강재 표면에서의 철의 이온화에 의한 소실을 의미하며, 음극반응은 철의 이온화에 따라 생성되는 전자의 소비를 위한 부식환경에서의 상대반응을 의미한다. 이하, 편의상 식 (1-1)의 반응은 양극반응, 식 (1-2)의 반응은 음극반응이라 약칭한다. The formula (1-1) is the metal is ionized, such as electron (e -), the anode oxidation reaction to produce the reaction, the formula (1-2), the cathode reduction reaction that consumes electrons in the solution of a metal surface, such as the reaction It is called. In other words, the anodic reaction refers to the loss due to the ionization of iron on the surface of the steel material, and the cathodic reaction refers to the relative reaction in a corrosive environment for the consumption of electrons generated by ionization of iron. Hereinafter, for convenience, the reaction of formula (1-1) is abbreviated as the positive reaction and the reaction of formula (1-2) is negative reaction.
상기 양극반응 및 음극반응은 전하량 보존 법칙에 의해 항상 동시에 진행되며, 상기 식 (1-1), (1-2)에 의하면 강재의 부식이 진행되는 과정에서 발생하는 수소 중 일부가 강재에 침투하므로 수소침식과 응력부식이 함께 작용하는 조건에서 강재의 파손 원인을 강재의 수소취성과 응력부식 특성 중 구분하여 특정하는 것이 어려우며, 현재까지 수소침식 및 응력부식이 함께 작용하는 조건에서 강재의 수소취성 및 응력부식 특성을 독립적으로 구분하여 평가하는 방법에 대한 연구는 미흡한 실정이다. The anodic reaction and the cathodic reaction always proceed simultaneously at the same time by the law of preserving the amount of charge, and according to equations (1-1) and (1-2), some of the hydrogen generated during the corrosion of the steel penetrates the steel. Under conditions where hydrogen erosion and stress corrosion work together, it is difficult to specify the cause of the steel breakage by dividing it between the hydrogen embrittlement and stress corrosion characteristics of the steel. Until now, hydrogen embrittlement and stress embrittlement of steel under conditions where hydrogen erosion and stress corrosion work together and Studies on how to independently evaluate and evaluate stress corrosion properties are insufficient.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 수소발생반응의 제어를 통한 강재의 수소취성 및 응력부식 특성을 구분하여 평가하는 방법을 제안하고자 한다. 보다 상세하게는 전기화학적 분극기법을 통해 양극반응과 음극반응을 제어하여, 강재 표면의 부식과 수소발생을 독립적으로 구분하는 방법을 제안하고자 한다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention is to propose a method for evaluating the hydrogen embrittlement and stress corrosion characteristics of steel by controlling the hydrogen generation reaction. In more detail, it is intended to propose a method of independently controlling corrosion and hydrogen generation on a steel surface by controlling an anode reaction and a cathode reaction through an electrochemical polarization technique.
본 발명의 일 예에 따른 수소침식 및 응력부식이 함께 작용하는 강재의 수소취성 및 응력부식 특성 평가방법은 시편에 음극 정전류를 인가하여 -0.530V/SHE 또는 수소환원전위 중 낮은 전위보다 미만의 전위로 설정한 다음 수소취성을 평가하거나, 상기 시편에 양극 정전류를 인가하여 수소환원전위보다 미만의 전위로 설정한 다음 응력부식 특성을 평가하는 것을 포함한다.The method for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials in which hydrogen erosion and stress corrosion work together according to an example of the present invention is applied to a negative electrode constant current to a specimen, a potential less than -0.530V/SHE or a lower potential among hydrogen reduction potentials It includes setting to and evaluating hydrogen embrittlement, or applying a positive electrode constant current to the specimen to set a potential lower than the hydrogen reduction potential, and then evaluating stress corrosion properties.
이하에서, 수소취성 및 응력부식 특성을 평가하기 위한 상기 각 전위의 설정 이유를 설명한다.Hereinafter, the reason for setting each potential for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties will be described.
강재의 분극은 도 1a 내지 1c에 도시하는 분극곡선으로 설명할 수 있다. 분극은 평형전위를 갖는 상태로부터의 인위적인 전위 변화를 의미하며, 도 1b에 도시된 바와 같이, 강재를 양극 방향으로 분극하는 경우 양극반응의 속도가 양극분극곡선을 따라 증가하는 반면, 음극반응의 속도는 음극분극곡선을 따라 감소한다.The polarization of the steel material can be explained by the polarization curves shown in FIGS. 1A to 1C. Polarization refers to an artificial potential change from a state having an equilibrium potential, and as shown in FIG. 1B, when the steel material is polarized in the positive direction, the speed of the positive reaction increases along the positive polarization curve, whereas the speed of the negative reaction Decreases along the cathode polarization curve.
반대로, 도 1c에 도시된 바와 같이, 강재를 음극 방향으로 분극하는 경우 양극반응의 속도가 양극분극곡선을 따라 감소하는 반면, 음극반응의 속도는 음극분극곡선을 따라 증가한다.Conversely, as shown in FIG. 1C, when the steel material is polarized in the negative electrode direction, the speed of the positive reaction decreases along the positive polarization curve, while the speed of the negative reaction increases along the negative polarization curve.
도 1a 내지 1c를 참조하면, 양극, 음극 분극 시 분극되는 정도를 조절하면 양극반응, 음극반응 속도를 무시할 수 있을 만큼 감소시킬 수 있어 양극 분극을 통한 강재의 순수한 부식반응을, 음극 분극을 통한 순수한 수소발생반응을 유도할 수 있다.Referring to Figures 1a to 1c, by controlling the degree of polarization during the anode and cathode polarization, it is possible to reduce the rate of the anode reaction and the cathode reaction to a negligible degree, thereby reducing the pure corrosion of steel through the anode polarization and the pure through the cathode polarization. Hydrogen generation reaction can be induced.
도 2에 도시된 Fe의 pH-전위 도표에서 선 (a)는 수소발생반응을 결정하는 경계선으로서, 수소환원전위를 의미한다. 수소환원전위보다 낮은 전위 영역에서는 음극반응에 의한 수소가 발생하는 영역이며, 수소환원전위보다 높은 전위 영역에서는 다른 음극반응에 의해 수소가 수소이온 및 물로 산화되어 기체상태로 존재할 수 없어, 수소발생은 억제된다. In the pH-potential diagram of Fe shown in FIG. 2, line (a) is a boundary line for determining a hydrogen generation reaction, and means a hydrogen reduction potential. In the potential region lower than the hydrogen reduction potential, hydrogen is generated by cathodic reaction. In the potential region higher than the hydrogen reduction potential, hydrogen is oxidized to hydrogen ions and water by other cathodic reactions and cannot exist in a gaseous state. Is suppressed.
본 발명의 일 예에 따르면, 응력부식 특성을 평가하기 위한 양극 분극의 정도는 수소환원전위(선 (a))보다 높은 전위영역으로 설정한다. 이 경우 강재 표면에서 수소발생반응의 속도는 무시할 수 있을 정도로 감소시킬 수 있으며, 순수한 부식반응을 유도할 수 있어 응력부식 시험 조건을 구현할 수 있다.According to an example of the present invention, the degree of anode polarization for evaluating stress corrosion properties is set to a potential region higher than the hydrogen reduction potential (line (a)). In this case, the rate of the hydrogen generation reaction on the surface of the steel material can be negligibly reduced, and a pure corrosion reaction can be induced, so that stress corrosion test conditions can be implemented.
본 발명의 일 예에 따르면, 수소취성 조건을 구현하기 위한 음극 분극의 정도는 수소환원전위(선 (a))보다 낮은 전위영역에서, -0.530V/SHE 또는 수소환원전위 중 낮은 전위보다 미만의 전위로 설정한다. 도 2의 Fe의 pH-전위 도표를 참조하면, pH가 산성, 중성 영역(<pH 9)에서는 -0.530V/SHE 미만의 전위에서 Fe 상이 안정한 것과 동시에 부식반응의 속도는 무시할 수 있을 정도로 감소시킬 수 있기 때문이다. pH가 염기성 영역(>pH 9)에서는 수소환원전위가 -0.530V/SHE보다 작아지므로, 부식반응의 속도를 무시할 수 있을 정도로 감소시키기 위하여 수소환원전위보다 미만의 전위로 설정한다. 이로부터, 본 발명에서는 부식반응의 속도는 무시할 수 있을 정도로 감소시킬 수 있으며, 강재 표면에서의 순수한 수소발생반응을 유도할 수 있어 수소취성시험 조건을 구현할 수 있다.According to an example of the present invention, the degree of cathode polarization for realizing a hydrogen embrittlement condition is less than -0.530V/SHE or a lower potential among hydrogen reduction potentials in a potential region lower than the hydrogen reduction potential (line (a)). Set to potential. Referring to the pH-potential chart of Fe in FIG. 2, the pH is stable at a potential lower than -0.530 V/SHE in the acidic and neutral region (<pH 9), while simultaneously reducing the rate of corrosion reaction negligibly. Because it can. In the basic region (>pH 9) of pH, the hydrogen reduction potential is lower than -0.530V/SHE, so it is set to a potential lower than the hydrogen reduction potential in order to reduce the rate of corrosion reaction negligibly. From this, in the present invention, the rate of the corrosion reaction can be negligibly reduced, and it is possible to induce a pure hydrogen generation reaction on the surface of the steel material, thereby realizing hydrogen embrittlement test conditions.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it should be noted that the following examples are only intended to illustrate the present invention in more detail and are not intended to limit the scope of the present invention. This is because the scope of the present invention is determined by the items described in the claims and the items reasonably inferred therefrom.
{실시예}{Example}
본 발명의 수소취성 및 응력부식 특성 평가방법을 다음의 단계로 구성하였다.The method for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of the present invention was constructed in the following steps.
1) 도 3의 장치 내 기준시간(ts) 동안 시험용액에 시편을 침지하여 침지부식을 시험하였다. 2) 침지부식 시험 후 포집된 수소발생량(H)을 측정하고, 시편의 부식으로 감량된 무게(W)를 측정하였다. 3) 이후, 수소취성 및 응력부식 특성을 평가하기 위하여 기준전극, 상대전극, 작동전극(시편)으로 구성된 3전극 전기화학 전지를 구성하였다. 1) Immersion corrosion was tested by immersing the specimen in the test solution for a reference time (t s ) in the apparatus of FIG. 3. 2) After the immersion corrosion test, the amount of hydrogen generated (H) collected was measured, and the weight (W) reduced by corrosion of the specimen was measured. 3) Afterwards, to evaluate hydrogen embrittlement and stress corrosion properties, a 3-electrode electrochemical cell was constructed consisting of a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode (specimen).
측정된 수소발생량(H)을 기준으로 수소발생반응(음극반응)의 전류밀도는 이하의 식 (2)의 패러데이 법칙에 따라 계산하였다. Based on the measured hydrogen generation amount (H), the current density of the hydrogen generation reaction (cathode reaction) was calculated according to the Faraday law of the following equation (2).
(2) 
식 (2)에서, ihydrogen은 수소발생반응의 전류밀도(A/cm2), n은 산화수(수소는 1), F는 페러데이 상수(96500C/mol), H는 포집된 수소 질량(g), M은 수소의 몰 질량(1g/mol), A는 시험편의 노출면적(cm2), ts는 침지부식 시험 시 기준시간(초)이다.In Equation (2), i hydrogen is the current density of the hydrogen generation reaction (A/cm 2 ), n is the number of oxidized water (hydrogen is 1), F is the Faraday constant (96500C/mol), and H is the collected hydrogen mass (g) , M is the molar mass of hydrogen (1 g/mol), A is the exposed area of the specimen (cm 2 ), t s is the reference time (seconds) during the immersion corrosion test.
측정된 시편의 부식으로 감량된 무게(W)를 기준으로 부식반응(양극반응)의 전류밀도는 이하의 식 (3)의 패러데이 법칙에 따라 계산하였다.The current density of the corrosion reaction (anode reaction) based on the weight (W) reduced by corrosion of the measured specimen was calculated according to the Faraday law of the following equation (3).
(3) 
식 (3)에서, icorrosion은 부식반응의 전류밀도(A/cm2), n은 산화수(철은 2), F는 페러데이 상수(96500C/mol), W는 시편의 부식으로 감량된 무게(g), M은 철의 몰 질량(55.84g/mol), A는 시험편의 노출면적(cm2), ts는 침지부식 시험 시 기준시간(초)이다.In equation (3), i corrosion is the current density of the corrosion reaction (A/cm 2 ), n is the oxidation number (2 for iron), F is the Faraday constant (96500C/mol), and W is the weight reduced by corrosion of the specimen ( g), M is the molar mass of iron (55.84 g/mol), A is the exposed area of the specimen (cm 2 ), and t s is the reference time (seconds) during the immersion corrosion test.
<수소취성 평가><Evaluation of hydrogen embrittlement>
기준시간(ts) 동안 침지부식 시험 후 포집된 수소발생량(H)을 기준으로 상대전극으로부터 시편에 음의 전류를 인가하여 정전류 시험을 실시하였다. After the immersion corrosion test for a reference time (t s ), a constant current test was performed by applying a negative current from the counter electrode to the specimen based on the collected hydrogen generation amount (H).
수소발생반응이 시간에 따라 일정하다는 가정 하에 시간에 대한 수소발생반응 전류밀도(ihydrogen)의 적분 값은 수소발생반응 시의 전하량이며, 동일한 전하량을 구현하기 위해 인가하는 음극 정전류의 조건을 이하의 식 (4)에 따라 설정하였다.Under the assumption that the hydrogen generation reaction is constant with time, the integral value of the hydrogen generation reaction current density (i hydrogen ) over time is the amount of charge during the hydrogen generation reaction, and the conditions of the cathode constant current applied to realize the same amount of charge are It was set according to equation (4).
이때, 설정된 전류(icathodic)를 시편에 인가 시 측정되는 전위는 -0.530V/SHE 또는 수소환원전위 중 낮은 전위보다 미만의 전위이어야 하며, 만일 그 이상일 경우 인가하는 음의 전류 크기를 증가시켜 -0.530V/SHE 또는 수소환원전위 중 낮은 전위보다 미만의 전위가 되도록 재설정하였다.At this time, the potential measured when applying the set current (i cathodic ) to the specimen should be less than -0.530V/SHE or the lower potential of the hydrogen reduction potential, and if it is more than that, increase the magnitude of the negative current applied- It was reset to a potential lower than the lower potential of 0.530 V/SHE or hydrogen reduction potential.
(4) 
수소취성 평가는 정전류 인가시간(tcathodic)을 상기 식 (4)를 통해 도출한 다음, 인가시간(tcathodic)에 따른 정전류 인가 전, 후의 시편의 수소 침투량을 열방출분광기(Thermal Desoprtion Spectroscopy; TDS)로 분석하거나, 시험 전,후 시편의 기계적 물성 변화, 정전류 시험 중 정하중 인가, 저속변형률시험을 통한 파괴 특성으로 평가하였다.Hydrogen embrittlement evaluation is obtained by deriving the constant current application time (t cathodic ) through Equation (4), and then measuring the amount of hydrogen permeation of the specimen before and after the constant current application according to the application time (t cathodic ). ), or was evaluated by changing the mechanical properties of the specimen before and after the test, applying a static load during the constant current test, and breaking characteristics through the low-speed strain test.
상기의 방법에 의하면 수소발생량을 정량적으로 제어할 수 있으며, 기준시간(ts)에 비례적으로 발생하는 수소발생량을 정전류 시험으로 가속 모사할 수 있어, 부식반응의 영향을 배제하고 강재의 순수한 수소취성을 관찰할 수 있다.According to the above method, the amount of hydrogen generated can be quantitatively controlled, and the amount of hydrogen generated in proportion to the reference time (t s ) can be accelerated to be simulated by a constant current test, excluding the effect of corrosion reaction and excluding pure hydrogen from steel. Brittleness can be observed.
<응력부식 특성 평가><Evaluation of stress corrosion characteristics>
기준시간(ts) 동안 침지부식 시험 후 시편의 부식으로 감량된 무게(W)를 기준으로 상대전극으로부터 시편에 양의 전류를 인가하여 정전류 시험을 실시하였다.After the immersion corrosion test for a reference time (t s ), a constant current test was performed by applying a positive current from the counter electrode to the specimen based on the weight (W) reduced by corrosion of the specimen.
부식반응이 시간에 따라 일정하다는 가정 하에 시간에 대한 부식반응 전류밀도(icorrosion)의 적분 값은 부식반응 시의 전하량이며, 동일한 전하량을 구현하기 위해 인가하는 양극 정전류의 조건을 이하의 식 (5)에 따라 설정하였다.Assuming that the corrosion reaction is constant with time, the integral value of the corrosion reaction current density (i corrosion ) over time is the amount of charge during the corrosion reaction, and the conditions of the positive electrode constant current applied to realize the same amount of charge are expressed by the following equation (5). ).
이때, 설정된 전류(ianodic)를 시편에 인가 시 측정되는 전위는 수소환원전위보다 초과의 전위이어야 하며, 만일 수소환원전위보다 이하의 전위인 경우 일부 수소가 발생할 수 있으므로 인가하는 양의 전류 크기를 증가시켜 수소환원전위보다 초과의 전위가 되도록 재설정하였다.At this time, when the set current (i anodic ) is applied to the specimen, the potential measured must be a potential greater than the hydrogen reduction potential. If the potential is less than the hydrogen reduction potential, some hydrogen may be generated. It was increased to reset to a potential higher than the hydrogen reduction potential.
(5) 
응력부식 특성 평가는 정전류 인가시간(tanodic)을 상기 식 (5)를 통해 도출한 다음, 인가시간(tanodic)에 따른 정전류 인가 전,후의 시편의 기계적 물성 변화, 정전류 시험 중 정하중 인가, 저속변형률시험을 통한 파괴 특성으로 평가하였다.To evaluate the stress corrosion characteristics, the constant current application time (t anodic ) was derived through Equation (5) above, and then the mechanical properties of the specimen before and after the constant current application according to the application time (t anodic ), constant load application, and low speed during the constant current test It was evaluated as a fracture property through a strain test.
상기의 방법에 의하면 시편의 부식으로 감량된 무게를 정량적으로 제어할 수 있으며, 기준시간(ts)에 비례적으로 발생하는 부식량을 정전류 시험으로 가속 모사할 수 있어, 수소발생반응의 영향을 배제하고 강재의 순수한 응력부식 특성을 관찰할 수 있다.According to the above method, the weight reduced by corrosion of the specimen can be quantitatively controlled, and the amount of corrosion generated in proportion to the reference time (t s ) can be rapidly simulated by a constant current test, thereby affecting the effect of the hydrogen generation reaction. Excluded, the pure stress corrosion properties of the steel can be observed.
상술한 바와 같이 본 발명 강재의 수소취성 및 응력부식 특성 평가방법을 활용하면, 강재의 수소취성, 응력부식 특성을 독립적으로 구분하여 평가할 수 있으며, 강재의 응력부식 특성 대비 수소취성 예민화에 대한 지수를 도출하여 파손 발생 시 보다 정확한 원인 추정에 활용할 수 있다.As described above, by utilizing the method for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials of the present invention, hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials can be classified and evaluated independently, and index for hydrogen embrittlement hypersensitivity compared to stress corrosion properties of steel materials. Can be used for more accurate cause estimation when damage occurs.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although exemplary embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited thereto, and a person having ordinary skill in the art does not depart from the concept and scope of the following claims. It will be understood that various modifications and variations are possible.
Claims (3)
시편에 음극 정전류를 인가하여 -0.530V/SHE 또는 수소환원전위 중 낮은 전위보다 미만의 전위로 설정한 다음 수소취성을 평가하거나;
상기 시편에 양극 정전류를 인가하여 수소환원전위보다 초과의 전위로 설정한 다음 응력부식 특성을 평가하는 것;을 포함하는 강재의 수소취성 및 응력부식 특성 평가방법.In the method for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials in which hydrogen erosion and stress corrosion work together,
Applying a negative electrode constant current to the specimen to set a potential lower than -0.530V/SHE or a lower potential among hydrogen reduction potentials, and then evaluate hydrogen embrittlement;
A method of evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials comprising: applying a positive electrode constant current to the specimen to set a potential above the hydrogen reduction potential and then evaluating stress corrosion properties.
상기 수소취성의 평가는,
상기 시편의 수소 침투량을 분석하거나, 저속변형률시험으로 평가하는 것을 포함하는 강재의 수소취성 및 응력부식 특성 평가방법.According to claim 1,
Evaluation of the hydrogen embrittlement,
Method for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials, including analyzing the amount of hydrogen permeation of the specimen or evaluating it by a low-speed strain test.
상기 응력부식 특성의 평가는,
저속변형률시험으로 평가하는 것을 포함하는 강재의 수소취성 및 응력부식 특성 평가방법.
According to claim 1,
Evaluation of the stress corrosion properties,
Method for evaluating hydrogen embrittlement and stress corrosion properties of steel materials, including those evaluated by low-speed strain test.
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