HDPE 버트 융착부의 저속균열성장연구 : 응력-럽처 및 등속변위제어모드 = Investigation of slow crack growth in HDPE butt-fusion joint : Stress-rupture and constant displacement rate loading mode

국문 초록 (Abstract)

고밀도 폴리에틸렌 배관 융착부 저속균열 저항성에 대한 연구를 다양한 시편을 대상으로 진행하였다. PENT 그리고 FNCT에서 저속균열성장을 95℃에서도 관찰되었고 두 시편 모두 HDPE 배관 융착부의 저속균열성장을 평가할 수 있는 방법으로 확인 되었다. FNCT 및 PENT가 실제 융착 배관은 저속균열 거동의 예측여부를 확인하기 위하여 NWPT 시험방법을 개발하였고 FNCT, PENT, NWPT의 결과를 비교 해보았다. 모든 시험온도(60℃, 80℃, 95℃)에서 PENT가 FNCT보다 실제 배관 융착부 저속균열성장 결과를 잘 예측하는 것을 알 수 있었고 B-DS 결과를 통해 다시금 확인 할 수 있었다. 융착 배관의 저속균열 평가에 있어 PENT와 FNCT는 post notching만 사용 가능하여 융착부 균열 삽입의 신뢰성 여부에 대한 의문이 제기된바 있어 버트 융착 봉 FNCT 시편을 제작하여 post 그리고 in-situ notch 방법의 저속균열성장 거동을 비교하였다. post 그리고 in-situ 노칭은 저속균열성장 거동에 미치는 영향이 없다는 것을 확인 하였으며 또한 버트 융착 배관 FNCT(post notching) 저속균열 거동과도 동일하다는 결과를 보여주었다. 따라서 현재 보편적으로 사용되는 post 노칭 버트 융착 배관 FNCT 시편은 융착부 저속균열 시편으로 적합하다는 결론을 낼 수 있었다. 장기평가가 주를 이루고 있는 저속균열성장 시험을 대체할 수 있는 저속균열성장 가속 시험법을 인장시험기에서 정하중 같은(quasi) 상태의 저속균열성장을 사용하여 연구하였다. 저 변위 속도를 이용하여 정하중 같은(quasi) 조건을 만들었고 버트 융착 봉 FNCT 시편을 대상으로 저속균열성장 시험을 진행하였다. 변위 속도 0.1mm/min 이하에서는 저속균열성장이 관찰되었다. post 그리고 in-situ 노치 FNCT 시료를 대상으로 시험한 결과 in-situ의 저속균열 파단시간이 짧은 것으로 나타났으나 속도-파손 그래프를 통해 확인해본 결과 큰 차이가 없는 것을 확인함으로서 버트 융착 배관 FNCT 결과의 신뢰성을 다시한번 확보 할 수 있었다. 본 연구에서 연구된 시험 방법들을 통해 버트 융착부 저속균열성장 평가의 접근 방식을 넓힐 수 있을 것이라고 생각된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ.서론 1
• 1.배경 1
• 2.버트 융착(Butt-fusion) 5
• Ⅱ.시험 7
• 1.재료 및 시편제작 7
• 1.1재료 7
• 1.2.1배관 융착 8
• 1.2.2FNCT 및 PENT 시편 형상 10
• 1.2.3FNCT 및 PENT 시편(버트융착배관 사용) 11
• 1.2.4융착 후 균열 삽입(post notching) 13
• 1.2.5융착과정에서 균열 삽입(in-situ notching) 16
• 2.저속균열성장(SCG) 시험 22
• 3.등속변위제어시험(Constant Displacement Rate Test - CDRT) 25
• Ⅲ.결과 및 토의 27
• 1.110 SDR9 end cap 배관 인장 시험 27
• 2.저속균열성장 시험 29
• 2.1버트융착 배관 PENT SCG 29
• 2.2버트융착 배관 FNCT SCG 33
• 2.3NWPT SCG 37
• 3.PENT, FNCT, NWPT Bi-Directional Shift (B-DS) 42
• 4.버트융착 봉 FNCT (post notching) SCG 45
• 5.버트융착 봉 FNCT (in-situ notching) SCG 48
• 6.CDRT 51
• Ⅳ.결론 59
• Ⅴ.참고문헌 61