수소취화 연구의 발전과 주요 성과

전문가 제언

○ 수소취성(hydrogen embrittlement)이란 수소원자가 금속의 결정격자 내로 확산, 침투하여 균열파괴를 일으키는 현상을 말한다. 수소취성의 발생기구로는 공공을 차지한 수소분자의 압력으로 균열이 전파된다는 압력설, 균열의 선단에 흡착된 수소가 균열성장의 표면에너지를 감소시킨다는 표면흡착설, 수소가 금속원자 간의 결합력을 약화시킨다는 결합력 저하설, 수소로 인하여 국부적으로 소성변형이 억제되어 균열이 발생한다는 국부소성 증가설 등이 제안되고 있다.

 

○ 금속재료 중에서 Cu, Al, Ni 등의 합금과 같이 비교적 연성이 높은 fcc합금들은 수소취성에 대한 저항이 높지만 고강도강, 마르텐사이트계 및 페라이트계 스테인리스강은 수소취성에 취약하다. 특히 인장강도가 1000MPa 이상인 고강도강의 경우 응력부하를 받는 상태에서 일정 시간이 경과하면 외견상의 소성변화 없이 결함 부분에서 수소취성에 의한 균열이 발생하여 갑자기 절단되는 지연파괴(delayed fracture)가 일어난다.

 

○ 지연파괴에 대한 수소균열 감수성을 평가하는 방법으로는 일정한 하중을 걸어 평가하는 CLT법, 낮은 속도의 인장변형으로 파괴시키는 SSRT법, 통상의 인장변형 속도로 파괴시키는 CSRT법이 있다. 이 중 SSRT법과 CLT법으로 평가한 파괴응력과 확산수소량의 관계는 대체로 일치하지만 CSRT법으로 평가하는 경우에는 확산수소량이 동일해도 SSRT법이나 CLT법보다 높은 파괴응력을 나타낸다. 이와 같이 평가방법에 따라 수소균열 감수성이 달라지므로 평가법의 선택과 결과의 해석에는 주의를 요한다.

 

○ 국내의 경우 고강도강의 지연파괴 현상과 이를 억제하기 위한 합금설계 연구를 위시하여 철강재료 용접부의 수소취화 문제, TRIP강, DP강, TWIP강과 같은 고강도강의 지연파괴 평가법에 대한 연구사례가 보고되고 있다. 철강재료의 지연파괴는 대기부식 환경에서도 일어나므로 교량, 해상구조물, 고층건물 분야의 지연파괴 저항성이 우수한 고강도강의 개발과 신뢰성 있는 지연파괴 평가법의 개발이 요구된다.

저자

K. Takai, S. Takagi, T. Omura

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

19(12)

잡지명

ふえらむ

과학기술
표준분류

재료

페이지

911~919

분석자

심*동

분석물

• 수소취화 연구의 발전과 주요 성과.pdf [382,695 byte]

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