인장시험 (Tensile Strength Test)

For 플랜트자료/TEST 2017. 5. 13. 18:26

 

1. 인장시험 (Tensile Strength Test) 이란?

인장시험은 재료의 기계적 특성을 알아내기 위한 가장 기본적인 시험일 것이다. 인장시험은 일반적으로 간단하며, 상대적으로 저렴하고 거의 대부분 표준화가 되어있다. 재료를 당겨봄으로써 그 재료가 인장력에 대하여 어떤 반응을 보이는 지를 알아내는 것이다. 즉 재료가 당겨질 때 그 재료가 얼마나 강하며 얼마나 잘 늘어나는지를 알아보는 시험이다.

 

위의 그래프는 일정한 속도로 시편 양쪽에서 잡아당겨 변형량을 증가시키고, 이에 필요한 하중을 측정하여 하중(Load) - 변형(Deformation)의 곡선이 얻어진다. 


 
2. 인장시험은 왜 하는가?

인장시험을 통하여 그 재료의 특성을 잘 알수 있기 때문이다. 재료가 파단이 일어날 때까지 당기게 되면 위의 그림과 같은 인장 그래프를 얻을 수 있다. 이는 그 재료가 가해지는 인장력에 대해 어떻게 반응하는 가를 보여주는 것이다. 하중이 가장 높은 지점의 응력이 그 재료의 인장강도 (Tensile strength)가 되며 최대강도 (Ultimate Strength) 또는 UTS라고 한다.


3. 인장시험 계산식

UTS (psi) = maximum load (최대 하중) / area of original cross section (단면적 : 원일경우 3.14 x r ^2)

=> 탄성영역에서의 응력은 거의 차이가 없으므로, 소성영역에서의 진응력 σt (True Stress)를 적용한다.


1) 시험편의 최대하중을 시험편의 최초 단면적으로 나눈값(kg/㎟ 또는 MPa)을 말한다. 즉 공칭응력의 최대점.

2) "psi" 단위를 "MPa"로 변환할 경우, 0.00689를 곱해줄 것.

 

 

4. 항복강도 (Yield Strength)

 

탄성한계를 넘어서 하중을 계속 증가시키면 응력과 변형률의 곡선이 직선에서 벗어나게 되는 점에서의 응력을 말하며, 상항복점에서의 응력 또는 0.2% 의 소성변형을 일으키는 응력, 즉 0.2% Offset 응력을 항복강도로 규정한다.

 

 

5. 공칭변형률

 

공칭변형률 εn 은 시편의 변화 ΔL (변형 후 시편의 표점거리 L – 초기 표점거리 L0)L0로 나눈값으로 정의한다. 

εn = ( L - L0 ) / L0 = ΔL / L0                                             

 

 

6. 일반적으로 인장시험 그래프는 탄성영역와 소성영역으로 크게 구분된다.

 

1) 탄성영역 : 하중을 제거시키면 시편의 원래 길이로 회복되는 구간을 말한다. 탄성영역에서 응력과 변형율 사이에 비례관계가 성립되며, 이것을 보통 Hook의 법칙이라 한다.

(후크의 법칙이란? 고체에 힘을가해 변형시키는 경우, 힘의 크기가 어떤 한도를 넘지않는한 변형의 양은 힘의 크기에 비례한다는 법칙)

 

2) 소성영역 :  재료를 탄성영역 이상으로 인장력을 주게 되면 하중을 제거해도 원래 (최초)의 길이로 회복되지 못하는 구간을 말한다.

 

 

7. 네킹 (Necking)

 

인장응력이 최대가 되는 곳에서 시편 단면이 급격히 작아지는 현상을 네킹 (Necking) 이라 한다. 이때부터 공칭응력은 감소하지만 시편의 단면적이 감소하여 단위면적당의 응력이라 할 수 있는 진응력은 상승한다. 

 


 
8. 인장시험 절차

 

1) 시험목적

 

재료의 강도에 대한 기초적인 설계정보를 제공하는데 이용되며, 자재 특성을 규명하기 위한 시험.

  >> 하중이 가장 높은 지점의 응력이 그 재료의 인장강도가 되며, 최대강도 (Ultimate tensile)가 된다.

 
2) 시험편 채취 및 시험방법

① 시험편채취 기준

- 시편채취 lot : 후판의 경우 최소시험 lot는 매날판단위이며(제품단위가 아님),최대 50톤, 50톤 초과
                     시 Test 시편 2매 실시.

- 길이방향위치 : 압연시 final pass 시 먼저 취입된 부위를 Top부라하며, 반대쪽 부위를 Bottom 부 
                       (or “Tail")라 하며, 그의 중앙을 Middle부라하며, 통상 Top부에서 시편채취 하게됨.
                       {규격의 채취기준 적용, Code는 항목 정의서 참조)

- 폭방향 위치 : 날판의 폭방향으로 1/4, 중앙,3/4,edge 등으로 구분하며,1/4위치가 통상임.

- 시편호수 : 이는 시험편 가공시 판형으로 할 것인가, 환형으로 활 것인가와 G.L (Gauge Length)를 결

                 정하는 것으로 시험편 형상에 따라서 강도의 큰차이는 없으나 G.L의 차이는 연신율(EL,%)

                 에 큰 차이를 나타냄.

 

② 시험방법

- 시험편제작 : 지시된 시편호수에 따라서 재료시험실 시편가공실에서 제작

 

 

 

③ 시험편

 

 

 

④ 시험평가

 

 

- A : 상부 항복점

- B : 하부 항복점

- C : 인장강도 (최대하중을 시험편 초기 단면적으로 나 눈 값 Pmax / AO )

- D : 탄성영역

- E : 소성영역

- El : e (L - L0) / L0)

 

연신율 (Elongation)은 인장시험으로부터 파단 후의 시편 변형량을 (%)로 나타낸 것.

- 단면수축률 (Reduction of Area)은 인장시험으로부터 시편파단 후의 단면적 수축량을 (%)로 나타낸 것.

  RA (Reduction of Area, %단면수축율( A0-Af ) / A0

- YR : YP를 TS 값으로 나눈값

 

 

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MEK TEST

For 플랜트자료/TEST 2017. 5. 13. 00:33


1. MEK

: 약어 Methyl ethyl keytone

 

 

2. TEST 기간

: Curting test 시, 즉 징크의 특성상 20℃의 조건하에 70% RM에서 약 4일간의 curing time을 갖는다.

 

 

3. TEST 방법

① MEK 시액을 헝겊에 묻혀 페인트 표면에 묻힌 뒤, 20~30회를 문질러서 헝겊에 징크(Zinc)가 묻어나오는 지를 확인한다.

② 무기징크는 아연분말과 주제를 섞어쓰고, 유기징크는 주제와 경화제를 섞어서 쓰는데.... 일반적으로 유기징크는 에폭시 징크라 한다.

 

 

4. 경화시간(curing time)이란?

: 수지, 접착제 콘크리트 등이 경화, 고화될때까지의 시간, 또한 경화, 고화시키기 위한 가열, 가압시간을 말한다.

 

 

5. MEK TEST 방법

 

① MEK 시약을 준비한다.

 

 

② 시약을 헝겊에 묻힌다.


 

③ 시약을 묻힌 헝겊을 페인트된 표면에 20~30회 정도 문지른다.


 

④ 헝겊에 페인트가 묻어나오는지 확인 (페인트가 묻어나올 경우, 불합격)

 

 

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Huey Test

For 플랜트자료/TEST 2017. 5. 13. 00:28

 


1. Huey Test 의 개요

 

1) 목적 - 용접된 스테인리스강의 내식성 (intergranular corrosion resitance)을 결정하기 위한 시험방법의 일종이다.

 

2) 시험방법 - 시험편을 끓는 65% 질산용액에 48 hr 동안 유지한 후, 시험편을 수중에서 세척 및 건조하고 무게를 측정하여 무게 감소량으로 평가한다.

 

3) 평가 - 오스테나이트계 스테인리스강 열처리의 적정성 판정 및 극저탄소강과 안정화강의 입계부식 감수성을 평가하기 위해 사용되고 있다. 시험액은 Cr 탄화물의 석출에 동반하는 입계부식 외에 σ상 생성에 의한 부식도 일어나기 때문에 σ상이 생성되기 쉬운 강에 대해서는 이 점을 고려하여 평가해야 한다.

  

 

 

 

 

2. 관련 코드

- ASTM A262 Practice C - Nitric Acid Test for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless Steels.


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CTOD Test

For 플랜트자료/TEST 2017. 5. 12. 23:53


 

CTOD Test란?

 

CTOD는 Crack Tip Opening Displacement의 앞글자를 딴 것으로 금속전문용어로 '균열선단열림변위'라고 합니다. 사전적의미로는 균열을 가진 부재에 하중이 작용하여 균열선단이 벌어지는 변위량을 말하며, 특히 측정 CTOD가 재료의 한계 CTOD값(물질고유치)에 도달하면 취성파괴가 발생한다는 Wells의 가설에 근거하여 각국에서 규격화하여 시험방법을 정하고 있습니다. 

시험법은 대략 시험편에 아주미세한 균열을 만들고 거기에 인장하중 또는 굽힘모멘트를 작용하여 균열선단이 벌어지는 변위량을 측정하는 방법입니다. 가장 널리 적용되고 있는 규격은 영국의 BS 7448 이며, 자세한 방법에 대해선 해당 규격을 참고 바랍니다. 

참고로 이러한 시험을 하는 이유는 용접부의 경우 RT, MT, PT등의 비파괴 시험을 통과한 양호한 용접부일지라도 아주 미세한 용접부 결함이 존재하게 되고 이러한 결함에 일정한 기간동안 인장하중이 걸릴경우 구조물에 어떠한 영향을 주게 되는가를 알아 보는 시험입니다. 물론 온도조건을 바꿔서 시험하기도 합니다 (용접구조물이 극한지방에서 사용될 경우 극한조건에서 시험을 해야되겠지요). 일반적으로 우리가 알고 있는 충격인성시험(Charpy V notch impact)과는 다른 개념입니다.

  • Fracture toughness (파괴인성) : 부재(部材)에 균열이 발생하였을 때는 그것을 기점으로 하여 하중을 증가시키지 않아도 균열이 커져서 파괴된다. 균열이 커지는 속도가 빠른 것을 파괴 인성이 작은 재료, 속도가 느린 것을 파괴 인성이 큰 재료라 한다.

 

 

 


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Positive Material Identification (PMI)

For 플랜트자료/TEST 2017. 5. 12. 23:10
 


1. PMI ?


Positive Material Identification (PMI)는 비파괴적인 방법의 일종으로화학성분에 의한 다양한 합금원소의 식별 및 분석을 하는 것이다. PMI는 일명 합금재질 분석기라고 일컫으며현장이나 연구실에서 자재의 재질 식별 및 분석을 위해 주로 사용되고 있다.

 


2. 목적

 200년전에는 12 종류의 금속이 있어지만오늘날 우리는 86 종류를 알고 있을 뿐 아니라합금 및 강의 종류가 증가하고 있다연구개발 단계에서 PMI는 다양한 시장에서 원하는 자재를 선택할 수 있도록 도와준다생산단계에서 PMI는 고객이 구입한 자재를 확인 시켜주며, 제작품과 공정을 위한 성공적인 사업계획을 마련할수 있도록 해준다.

② 엔지니어들이 설계상의 재질 허용치를 한계치까지 가져갈려고 한다면적절한 자재의 추적관리가 매주 중요하다따라서 자재의 호환성, 내부식성, ASME code의 부합성을 확인하기 위해 사용된다.

 

3. PMI의 사용

 Sample 자재에 대해 일상적인 테스트로 진행 & 절단할 수 없을 경우
② 자재의 혼합이 의심될 경우
③ 자재식별(material traceability) 및 자재성적서가 분실되었을 경우
 Sample 자재가 파괴되기에 고가일 경우
⑤ 빠른 합금분석
 Welds & HAZ 부의 독립적 식별



4. PMI 검사방법의 종류


1) XRF-principle :  형광(fluorescence) X-ray는 일반적으로 이용하는 PMI Testing 방법의 한가지이다. 이 장치는 작은 방사능 소스 (low radioactive source) 또는 x-ray tube를 가지고 있으며, Portable PMI analyser (ex, Niton Series 등)을 일컫는다. 노출된 재질은 에너지를 발생하면서 특정 방사능을 일시적으로 재 방출한다. 모든 요소가 각기 다른 원자구조를 가지고 있으므로, 이 방출은 각각의 요소에 대해 다른 에너지를 발생시켜 이 에너지가 측정되어 합금의 금속을 분석합니다.

2) 섬광방출 분광법 (Spark emission spectrography) :  분광법 (Spectrography)는 광학방출을 기본으로 하며, 이 장치는 재질을 기화시켜 분석하는데 사용되는 섬광을 방출시키는 탐촉자(probe)로 구성되어 있다. 이 기화되는 과정에서 원자와 이온은 광학으로 측정될 수 있는 스펙트럼을 발생하고 이는 재질의 구성성분을 분석하기 위해 재 검사된다.


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Ferrite Content

For 플랜트자료/TEST 2017. 5. 12. 23:07


1. Ferrite Content  

오스테나이트계 스테인리스강 용접금속 중에 포함되어진 페라이트 조직의 함유량을 말한다. 이 용접 금속은 용융 응고 시에 고온깨짐(응고깨짐)이 발생하기 쉬워, 그것을 방지하기 위해 통상, 5~7% 정도의 페라이트양을 포함하도록 그 화학 조성을 조정하고 있다.


 

2. Stainless Steel의 경우

일반적으로 Ferrite Content 3~10%를 Spec. Requirement로 요구한다.


 

3. Ferrite는 조직의 가장 큰 특징이 용접금속 내에서 불순물이라고 할 수 있는 S, P 등의 원소를 고용할 수 있는 능력이 커서 용접부의 고온균열예방에 좋은 효과가 있다. 반면 Ferrite 함량이 너무 낮으면 crack 발생의 위험이 있다. 결론적으로 3 ~ 8% (또는 3 ~ 10) FN 의 범위가 고온균열을 방지와 인성, 연성, Creep강도의 손상을 억제하는 balance로서 가장 적합하다.


 

4. Ferrite량의 상대적인 효과

① FN < 15 - Austenite 용접부의 기계적 성질은 일반적으로 475 ℃ 취성에 크게 영향을 받지 않는다. σ상은 인성과 연성을 저하시키고 일부 부식분위기에 극히 취약함.

② 15 < FN - 특히 50 FN 근처에서 post weld solution annealing이 아닌 다른 열처리를 행할 경우 기계적, 부식특성이 크게 손상을 입는다.


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Adhesion Test 란?

For 플랜트자료/TEST 2017. 5. 12. 22:30



1. 개요

페인트  코팅 산업에서, adhesion test 페인트 또는 코팅이 적절히 부착이되었는 지를 확인하기 위하여 자주 사용된다. Ahestion test에는 기질로부터 페인트  코팅의 저항성을 측정하기 위해 세가지 다른 테스트인 cross-cut test, scrape adhesion  pull-off test 있다.

 

 

2. Cross-Cut Test

아래 그림과 같은 Cross-cut 장비를 이용하여 코팅 혹은 페인트된 외벽에 페인트의 접착력 또는 저항성을 측정한다. 이 테스트 방법은 일반적으로 코팅 또는 페인트의 접착력이 일반적으로 적절한 수준인지 여부를 설정한다. 만약에 이 테스트가 여러가지로 코팅된 샘플에 사용하는 경우에, 각각의 코팅 층을 분리하여 저항성의 평가가 이루어지도록 해야 한다.

 

 

[Cross cut 장비]

 

 

[Cross cut 시험]

 

 

 [Cross cut 합격범위]

 

2. Scrape Adhesion

The scrape adhesion test measures the determination of the adhesion of organic coatings when applied to smooth, flat panel surfaces. It is helpful in giving relative ratings for a number of coated panels showing significant differences in adhesion. The materials being tested are applied at uniform thickness to flat panels, mainly some sort of sheet metal. When the materials have dried the adhesion is determined by pressing panels under a rounded stylus that is loaded with increasing amounts of weight until the coating is removed from the substrate surface.

 

 

3. Pull-off Test (or Dolly Test)

 

1) 모든 페인트 제품의 한가지 코팅 또는 여러가지로 코팅된 샘플의 접착력은 기질에 대한 코팅을 수직으로 분리시키거나 파열에 필요한 최소한의 인장응력평가에 의해 측정된다. 다른 방법과 달리, 이 방법은 인장응력을 최대화한다. 따라서 결과치는 다른 것과 비교되지 않을 수 있다. 이 시험은 접착제와 함께 코팅의 표면에 대해 수직하중을 확보하여 이루어진다. 즉, 기기 또는 샘플에 페인트 작업을 한 이후에, 시편 또는 해당 기기에 대해 Dolly를 부착하여 부착력을 수치로 test하는 일종의 파괴시험이다.

 

2) 합격범위

고객社 SPEC. Requirement 에 따라 다르게 적용된다.

 

 

[Pull off test 장비]


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