수소취성

정의

수소취성은 금속 내부로 흡수된 확산성 수소가 연성과 인성을 떨어뜨리는 현상이다.

응력이 낮은 상태에서도 취성 균열이 생겨, 예고 없이 파괴될 수 있다.

고온·고압 수소를 다루는 석유화학·정유 설비의 배관과 용기가 대표적인 피해 대상이다.

성립 조건

수소취성이 성립하려면 세 가지 조건이 함께 있어야 한다.

확산성 수소, 인장응력, 감수성 있는 재료가 모두 있어야 균열이 시작된다.

수소와 응력 중 하나라도 없으면 성립하지 않으므로, 두 요인을 함께 끊는 것이 방지의 출발점이다.

세 손상의 비교

세 현상은 이름이 비슷하지만 발생 온도와 손상 기구가 다르다.

저온 수소취성은 상온 부근에서 응력과 확산 수소가 함께 있을 때 생긴다.

고온수소취화는 약 200℃ 이상에서 탄소와 수소가 반응해 메탄을 만드는 손상이다.

두 현상을 섞어 쓰면 방지 대책도 틀리게 되므로 구분해 쓴다.

방지 대책

방지는 재질 선정, 경도 제한, 응력 저감, 점검의 순서로 적용한다.

재질은 저탄소 킬드강이나 오스테나이트계 스테인리스강 등을 고른다.

용접부 경도를 제한하고 용접 후 열처리를 실시한다.

잔류응력과 설계 응력을 낮추고, 비파괴검사로 균열 발생 여부를 확인한다.

부식억제제와 도금 조건, 운전 온도도 함께 관리한다.

직접 풀어 보기

방금 배운 성립 조건을 적용해 보자.

두 보기 중 수소취성이 성립하지 않는 경우를 고른다.

정리

정답은 응력이 전혀 없을 때다. 수소와 응력이 함께 있어야 성립한다.

수소취성은 확산성 수소, 인장응력, 감수성 재료가 만나 생기는 현상이다.

고온수소취화는 탄소와 수소의 반응이므로 답안에서 따로 구분해 쓴다.

방지는 재질 선정, 강도 제한, 수소 유입 차단, 잔류응력 제거로 나눈다.