수소취성및수소균열

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본문내용
¼ö¼ÒÃ뼺 ¹× ¼ö¼Ò±Õ¿­
¼ö¼ÒÃ뼺Àº ÀüÀ§¸¦ °íÁ¤½ÃÄÑ ¼Ò¼ºº¯ÇüÀ» °ï¶õÇÏ°Ô ÇÏ´Â ¿øÀÚ»ó¼ö¼Ò¿¡ ÀÇÇØ »ý±â´Â
±Ý¼ÓÀÇ Ã뼺ÀÌ´Ù. Àç·á³»ºÎ¿¡ °øµ¿(ÍöÔ×, cavity)ÀÌ ÀÖÀ¸¸é ±× Ç¥¸é¿¡¼­ Á¢Ã˹ÝÀÀ
¿¡ ÀÇÇØ ºÐÀÚ»ó¼ö¼Ò¸¦ ¹ß»ý½ÃÄÑ °í¾ÐÀÇ ±âÆ÷¸¦ Çü¼ºÇÏ°Ô µÈ´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº ºê¸®½ºÅÍ
(blister)´Â ½ºÅÙ·¹½º Ä®¿¡¼­ Á¾Á¾ º¼ ¼ö ÀÖ´Ù. ¼ö¼Ò¿¡ ÀÇÇØ ÃëÈ­µÈ °­¿¡ ¾î´À ÀÓ
°è°ª ÀÌ»óÀÇ ÀÎÀåÀÀ·ÂÀÌ °¡ÇÏ¿©Áö¸é ¼ö¼Ò±Õ¿­ÀÌ ¹ß»ýÇÑ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ ÀÓ°èÀÀ·ÂÀº ¼ö¼Ò
ÇÔÀ¯·®ÀÌ Áõ°¡ÇÔ¿¡ µû¶ó ÀúÇÏÇÏ¸ç ¶§·Î´Â ÇÊ¿äÇÑ ÀÎÀåÀÀ·ÂÀÌ ¼ö¼ÒÀÚü¿¡ ÀÇÇØ »ý±â
°í ¼ö¼Ò±Õ¿­Àº ¿ÜºÎºÎÇÏ¿¡ °ü°è¾øÀÌ »ý±ä´Ù.
¿øÀÚ»ó¼ö¼Ò´Â ±Ý¼ÓÀÚüÀÇ ºÎ½Ä ¶Ç´Â º¸´Ù ºñ(Ýä)ÇÑ ±Ý¼Ó°úÀÇ Á¢ÃË¿¡ ÀÇÇØ »ý±ä´Ù.
¶ÇÇÑ ¼ö¼Ò´Â »ê¼¼(ß«á©), À½±ØûÁ¤(cathode cleaning), Àü±âµµ±Ý°ú °°Àº °ø¾÷Àû °ø
Á¤¿¡¼­ ±Ý¼Ó ÁßÀ¸·Î ³ì¾Æ µé¾î°£´Ù.
°­ÀÇ ¼ö¼ÒÃ뼺Àº Bi, Pb, S, Te, Se, As¿Í °°Àº ¿ø¼Ò°¡ Á¸ÀçÇÒ¼ö·Ï ´õ Àß ÀϾ
°Ô µÈ´Ù. ±× ÀÌÀ¯´Â ÀÌµé ¿ø¼ÒµéÀÌ H+H=H
2
ÀÇ ¹ÝÀÀÀ» ¹æÇØÇÏ¿© °­Ç¥¸é¿¡ ¿øÀÚ»ó ¼ö
¼Ò³óµµ¸¦ ³ô°Ô ÇÏ¿© Áֱ⠶§¹®ÀÌ´Ù. Ȳȭ¼ö¼Ò(H
2
S)´Â ¼®À¯°ø¾÷¿¡¼­ ºÎ½Ä±Õ¿­ÀÇ ¿ø
ÀÎÀ¸·Î µÈ´Ù. ¼ö¼Ò±Õ¿­Àº ź¼Ò°­¿¡¼­ »ý±â¸ç ƯÈ÷ °íÀå·Â ÀúÇձݰ­, ¸¶¸£ÅÙ »çÀÌÆ®
°è ¹× Æä¶óÀÌÆ®°è ½ºÅÙ·¹½º°­ ¹× ¼ö¼ÒÈ­¹°(hydride)À» ¸¸µå´Â ±Ý¼Ó¿¡¼­ ÇöÀúÈ÷ ¹ß
»ýÇÑ´Ù. ¸¶¸£ÅÙ»çÀÌÆ® ±¸Á¶ÀÎ °íÀå·Â ÀúÇձݰ­ÀÇ °æ¿ì, ¾à°£ ³ôÀº ¿Âµµ Áï 250¡É´ë
½Å¿¡ 400¡É¿¡¼­ ÅÛÆÛ¸µÇÏ¸é ¼ö¼ÒÃ뼺 °¨¼ö¼ºÀ» ÀúÇϽÃų ¼ö ÀÖ´Ù. ºñ±³Àû °í¿Â¿¡¼­
ÅÛÆÛ¸µÇϸé Fe
24
C¿Í °°Àº Á¶¼ºÀ» °®À¸¸ç ¼ö¼Ò¸¦ °£´ÜÈ÷ Èí¼öÇϴ Ư¼öÇÑ ÅÛÆÛ¸µ ź
È­¹°ÀÎ ¼Ò źȭ¹°·ÎºÎÅÍ ÀϹÝÀûÀÎ ¼¼¸à ŸÀÌÆ®°¡ »ý¼ºÇÑ´Ù.
¼ö¼ÒÃ뼺Àº À½±ØºÐ±Ø¿¡ ÀÇÇØ SCC¿Í ½ÇÇèÀûÀ¸·Î ±¸º°ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ÀÌ´Â À½±ØºÐ±ØÀÌ
¼ö¼Ò¹ß»ý¿¡ ÀÇÇØ ¼ö¼ÒÃ뼺À» Á¶ÀåÇÏÁö¸¸ SCC´Â ¾ïÁ¦Çϱ⠶§¹®ÀÌ´Ù.
1) ¼ö¼Ò¹ß»ý
¼ö¼Ò´Â ½Ä (1-1)°ú °°ÀÌ ¹°ÀÇ È¯¿ø¹ÝÀÀÀ̳ª ½Ä (1-2)¿Í °°Àº »ê¿ë¾× ¼Ó¿¡¼­ ¼ö¼ÒÀÇ
ȯ¿ø¹ÝÀÀ¿¡ ÀÇÇØ ¹ß»ýµÉ ¼ö ÀÖ´Ù.
(1-1) H
2
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-
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-
(1-2) H
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-
¡æ H
+
ÀÌ·¯ÇÑ È¯¿ø¹ÝÀÀµéÀº ºÎ½Ä¹ÝÀÀÀÌ ÀϾ ¶§ À½±Ø¹ÝÀÀ¿¡ ÀÇÇؼ­ ÀϾ±âµµ ÇÏ°í À½
±Ø¹æ½Ä(Cathodic Protection)½Ã¿¡µµ ÀϾ´Ù.
(1-1), (1-2) ¹ÝÀÀ°ú °°ÀÌ ¹ß»ýµÈ ¼ö¼Ò¿øÀÚ°¡ ¼ö¼ÒºÐÀÚ·Î µÇÁö ¸øÇϵµ·Ï ¹æÇØÇÏ´Â
°ÍµéÀÌ ¿ë¾× ¼Ó¿¡ Á¸ÀçÇÒ ¶§ ¹ß»ýµÈ ¼ö¼Ò´Â ´õ ¸¹Àº ¾çÀÌ ±Ý¼Ó °ÝÀÚ ³»·Î µé¾î°¡°Ô
µÈ´Ù.
ÀϹÝÀûÀ¸·Î P(ÀÎ), As(ºñ¼Ò), Sb(¾ÈƼ¸ó), S(Ȳ), Se(¼¿·¹´½), Te(ÅÚ·ç·ý), MCN(½Ã
¾ÈÈ­¹°, M : Cu, Ag, Zn, ¡¦) µîÀÇ ÀÌ¿ÂÀÌ ¿ë¾× Áß¿¡ Á¸ÀçÇÒ ¶§ ¼ö¼Ò¿øÀÚ°¡ ½±°Ô
±Ý¼Ó °ÝÀÚ ³»·Î µé¾î°£´Ù°í ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´Ù. ¶§·Î´Â ¿ëÁ¢½Ã¿¡ ¼öºÐÀÌ Á¸ÀçÇÏ´Â °æ¿ì,
¼öºÐÀÌ ºÐÇØµÇ¾î ±Ý¼Ó°ÝÀÚ ³»·Î µé¾î°¡´Â °æ¿ì°¡ ÀÖ´Ù.
2) ¼ö¼ÒÃ뼺ÀÇ ¹ß»ý±â±¸(Hydrogen Embrittlement)
¼ö¼Ò¿¡ ÀÇÇÑ ÇÇÇØ Áß¿¡¼­ °áÁ¤°ÝÀÚ ³»¿¡ Á¸ÀçÇÏ´Â ¼ö¼Ò·Î ÀÎÇÑ Ã뼺À» ¼ö¼ÒÃ뼺ÀÌ
¶ó°í ÇÑ´Ù. Å©·¢ÀÌ Á¸ÀçÇØ ÀÖ´Â ½ÃÆíÀÌ ÀÀ·ÂÀ» ¹ÞÀ» ¶§, °ÝÀÚ ³»¿¡¼­ ¼ö¼Ò´Â Å©·¢
¼±´ÜÀ¸·Î À̵¿Çϸç Å©·¢ ¼±´Ü ÁÖÀ§ÀÇ ¼ö¼Ò³óµµ°¡ ¾î¶² ÀÓ°è°ª¿¡ µµ´ÞÇÏ°Ô µÇ¸é Å©
·¢ÀÌ ÀüÆÄÇÏ´Â ¼ö¼ÒÃ뼺 Çö»óÀÌ ³ªÅ¸³­´Ù°í ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´Ù. ±×·¯³ª ½ÇÁ¦·Î ¼ö¼Ò°¡ ¾î
¶² ÀÛ¿ëÀ» Çؼ­ ¼ö¼ÒÃ뼺ÀÌ ÀϾ´ÂÁö¿¡ ´ëÇؼ­´Â ÀÏÄ¡µÈ °ßÇظ¦ ³ªÅ¸³»Áö ¸øÇÏ°í
ÀÖ´Ù. ¿©·¯ °¡Áö Á¦½ÃµÈ ¸ðµ¨µéÀ» »ìÆ캸¸é ´ÙÀ½°ú °°´Ù.
¨ç ¾Ð·Â¼³(hydrogen pressure theory)
°ÝÀÚ ³»·Î È®»êÇÑ ¿øÀÚ»óÅÂÀÇ ¼ö¼Ò°¡ vacancy³ª void µî¿¡¼­ ¼ö¼ÒºÐÀÚ¸¦ Çü¼ºÇÏ°í
±×°ÍÀÌ ÃàôµÇ¾î °¡½º°¡ µÈ ´ÙÀ½ °¡½º¾Ð·ÂÀÌ ¸Å¿ì ³ô¾ÆÁ®¼­ ±× Èû¿¡ ÀÇÇØ Å©·¢ÀÌ
ÀüÆĵȴٴ ¼³ÀÌ´Ù. ÀÌ ¸ðµ¨À» ´ÙÀ½ ±×¸²°ú °°ÀÌ ³ªÅ¸³»¾ú°í, ÀÌ ¾Ð·Â¼³Àº blister°¡
Çü¼ºµÇ´Â ÀÌÀ¯·Î½á ³Î¸® ÀÎÁ¤µÇ°í ÀÖ´Ù.
<±Ý¼Ó ³»ºÎ·Î ħÀÔÇÏ´Â ¼ö¼Ò ¿øÀÚµé>
¨è Ç¥¸é ÈíÂø¼³(Surface adsorption)
¼ö¼Ò°¡ Å©·¢ ¼±´Ü¿¡ ÈíÂøµÇ¾î Å©·¢ ¼ºÁ¤¿¡ ÇÊ¿äÇÑ Ç¥¸é¿¡³ÊÁö¸¦ °¨¼Ò½ÃÄÑ Å©·¢¼ºÀå
À» ½±°Ô ÀϾ°Ô ÇÑ´Ù´Â ¼³.
<¼ö¼Ò À̵¿°ú blister Çü¼ºÀ» º¸¿©ÁÖ´Â °³·«µµ>
¨é °áÇÕ·Â ÀúÇϼ³(decohesion)
±Ý¼Ó¿øÀÚ »óÈ£°£ÀÇ °áÇÕ·Â(bonding force)À» ¾àÈ­½ÃÅ´À¸·Î½á ¼ö¼ÒÃ뼺ÀÌ ÀϾ´Ù
´Â ¼³.
¨ê ±¹ºÎ¼Ò¼º Áõ°¡¼³(localized enhenced plastic flow)
Æĸé Á¶»ç¸¦ ¹ÙÅÁÀ¸·Î Á¦½ÃÇÑ ¸ðµ¨·Î¼­, ¼ö¼Ò·Î ¸»¹Ì¾Ï¾Æ ±¹ºÎÀûÀ¸·Î ¼Ò¼ºÀÌ Áõ°¡
µÈ ºÎºÐÀÌ º¯ÇüµÇÁö ¾Ê°í ÁÖÀ§¹°Áú·ÎºÎÅÍ ¼Ò¼º±¸¼Ó(plastic constraint)À» ¹Þ¾Æ ¼Ò¼º
º¯ÇüÀÌ ¾ïÁ¦µÇ¾î °è¼ÓÀûÀ¸·Î º¯ÇüµÇÁö ¸øÇÏ°í Å©·¢ÀÌ ¼ºÀåÇÑ´Ù´Â ¼³. ÀÌ°ÍÀº ÀÎÀå
½ÃÇè½Ã necking ºÎºÐ¿¡ Å©·¢ÀÌ ¹ß»ý, ¼ºÀåÇÏ´Â °Í°ú °°´Ù.
3) ¼ö¼ÒÃ뼺¿¡ ÀÇÇÑ Æĸéµé
¼ö¼ÒÃ뼺¿¡ ÀÇÇÑ Å©·¢Àº SCC Å©·¢¿¡ ºñÇØ ÀÜ°¡Áö(branch)°¡ °ÅÀÇ ¾ø´Ù.
¼ö¼ÒÃ뼺¿¡ ÀÇÇÑ Å©·¢Àº ¸Å¿ì Å« Ã뼺 º®°³Æĸé(ÀÔ³»Æĸé)À» ³ªÅ¸³»±âµµ ÇÏ°í ÀÔ°è
ÆĸéÀ» ³ªÅ¸³»±âµµ ÇÑ´Ù.
¼ö¼Ò±âÆ÷¿¡ ÀÇÇÑ ¹Ì¼¼±â°ø°ú ¿¬¼ºÀÇ ¸Ó¸®Ä«¶ô(decarburized structure) Ç¥¸é°ú °°
Àº ÆĸéµéÀ» º¼ ¼ö ÀÖ´Ù.
200¡É ÀÌ»óÀÇ °í¿Â¿¡¼­ ¼ö¼Ò°¡ źȭ¹°°ú ¹ÝÀÀÇÏ¿© Żź±¸Á¶(decarburized
structure)¿Í ¸Þź°¡½º¸¦ Çü¼ºÇÑ´Ù. Çü¼ºµÈ ¸Þź°¡½º´Â Å©±â ¶§¹®¿¡ ½±°Ô È®»êµÇ¾î
¹ÛÀ¸·Î ³ª°¡Áö ¸øÇÏ°í ÀÔ°è¿¡¼­ Æ´À» ¸¸µé°Ô µÇ¾î °í¿Â¿¡¼­ failure°¡ ÀϾ´Ù. ÀÌ
°ÍÀ» ¼ö¼Òħ½Ä(Hydrogen attack)À̶ó°í ÇÑ´Ù.
4) ¹æÁöÃ¥
¼ö¼ÒÃ뼺Àº ´ÙÀ½°ú °°Àº ¹æ¹ý¿¡ ÀÇÇؼ­ ¹æÁöµÉ ¼ö ÀÖ´Ù.
¨ç ¼ö¼Ò°¡ ¹ß»ýµÇ´Â ȯ°æÀ» ¹Ù²Û´Ù.
¼ö¼ÒÃ뼺¿¡ ¸Å¿ì ¹Î°¨ÇÑ Àç·á¿¡ À½±ØÀü·ù¸¦ °ø±ÞÇÏ´Â À½±Ø¹æ½Ä ¹æ¹ýµéÀ» ¹Ù²Ù°Å³ª
¹ß»ýµÈ ¼ö¼Ò¿¡ ºÐÀÚ»óÅ·Π½±°Ô º¯È¯µÇÁö ¸øÇÏ°í ±Ý¼Ó°ÝÀÚ ³»ºÎ·Î µé¾î°¡´Â °ÍÀ»
ÃËÁøÇÏ´Â À̿µéÀ» Á¦°ÅÇÑ´Ù. ¿¹¸¦ µé¾î ¸Å¿ì À¯ÇØÇÑ È²È­ÇÕ¹°À» 50ppm ÀÌÇÏ°¡ µÇ
µµ·Ï ÇÑ´ÙµçÁö, ½Ã¾ÈÈ­¹°À» Á¦°ÅÇÏ´Â ¹æ¹ýµéÀ» ÅÃÇÑ´Ù.
¨è ºÎ½Ä ¾ïÁ¦Á¦¸¦ »ç¿ëÇÑ´Ù.
ÀϹÝÀûÀ¸·Î ºÎ½Ä¼Óµµ¸¦ °¨¼Ò½ÃÅ°´Â ºÎ½Ä ¾ïÁ¦Á¦¸¦ ÷°¡ÇÔÀ¸·Î½á ¼ö¼Ò¹ß»ý ¼Óµµ¸¦
°¨¼Ò½ÃÅ°´Â ¹æ¹ý.
¨é ÇÕ±ÝÀ» ¹Ù²Û´Ù.
ÀϹÝÀûÀ¸·Î ÀÎÀå°­µµ°¡ Å« Àç·áÀϼö·Ï ¼ö¼ÒÃ뼺ÀÌ Àß ÀϾ¹Ç·Î °­µµ°¡ ³·Àº ÇÕ±Ý
À¸·Î ´ëüÇÑ´Ù. ȲȭÇÕ¹°ÀÌ ¾ø´Â ȯ°æ¿¡¼­ ÀÎÀå°­µµ°¡ 690MPa ÀÌÇÏÀÎ °­¿¡¼­´Â ¼ö
¼ÒÃ뼺ÀÌ À
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