개념 한 쪽
금속과 가스의 반응(카보닐화·탈탄·질화·황화수소 부식)과 용기 강도 기준이 세트의 축이다. 내압시험은 상용압력의 1.5배, 염소용기 부식 여유 3 mm, 영구증가량 500 cc→50 cc처럼 계산·수치가 반복된다.
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출제기준 단원 「부식의 종류 및 방식」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 고온 부식 원인 | 1 | 카보닐화를 일으키는 반응 기체 파악 |
| 사고 원인 오답 | 1 | 아르곤의 비활성 성질과 관련된 틀린 보기 고르기 |
| 검사법 특성 | 1 | 검사자 숙련도에 좌우되는 비파괴검사 선별 |
고온에서 가스가 금속을 침식하는 양상은 반응 가스로 구분한다. 카보닐화는 일산화탄소(CO)가 철·코발트·니켈 같은 철족 금속과 반응해 휘발성 금속 카보닐을 만드는 현상이다 — 니켈은 니켈 카보닐 Ni(CO)4를 생성하는 대표 금속이고 알루미늄·아연·구리는 이 반응을 일으키지 않는다. 카보닐화는 CO의 반응이지 이산화탄소(CO2)와는 무관하며, 탈탄·질화·황화수소 부식도 금속과 가스의 화학적 반응에 의한 고온 부식에 속한다.
강재의 취성 현상은 열처리 조건으로 묶는다. A387 Gr22 강처럼 Mn·Cr·Ni를 품은 합금계 용접금속은 Tempering(뜨임, 450~550 ℃) 과정에서 C·N·O가 입계에 편석해 입계가 약해지며 충격값이 현저히 떨어지는데, 이것이 뜨임취성이다. 적열취성은 고온, 청열취성은 저온, 수소취성은 수소 침투가 주원인이라 대비해 구분한다.
용기의 강도·검사 기준도 같은 세트에 나온다. 내압시험압력은 상용압력의 1.5배 이상이다(상용압력 10 MPa이면 15 MPa). 이음매 없는 용기 신규검사에서 전증가량이 500 cc일 때 영구증가량은 50 cc 이하이어야 한다. 내용적 100 L 염소용기처럼 부식성 독성가스용기는 강도 계산 두께에 더해 최소 3 mm의 부식 여유를 두고, 비부식성 가스는 1 mm로 대비된다. 용기 파열의 직접 원인은 재료 불량·부식·과충전·외부 가열 같은 내압 초과 요인이며, 압력 저하는 파열이 아니라 기능 저하의 원인이고 질소 속 소량 산소 존재도 직접 원인이 아니다. 비파괴 검사 중 음향검사법(AE)은 신호 해석이 검사자의 경험에 크게 의존해 검사자 간 차이가 가장 크고, 전위차법·설파프린트법·자기검사법은 상대적으로 객관적이다.
출제 패턴은 세 가지다. ① 반응 매칭 — 「금속 카보닐」이 나오면 CO와 철족 금속(특히 니켈)을 짓고, 카보닐화를 CO2 탓으로 돌린 보기는 오답이다. ② 계산 — 내압시험압력은 「상용압력 × 1.5」, 영구증가량은 「전증가량 500 cc → 50 cc 이하」로 바로 계산한다. ③ 「직접 원인이 아닌 것」 고르기 — 파열 보기에 압력 저하·산소 혼입을 끼워 넣는다. 「터진다(파열)」와 「줄어든다(저하)」는 반대 개념이라는 줄이 첫걸음이다.
금속재료에서 고온일 때 가스에 의한 부식으로 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 수소에 의한 탈탄, 암모니아에 의한 질화, 황화수소에 의한 부식은 모두 고온에서 금속 재질에 발생하는 대표적인 화학적 손상 현상입니다. 그러나 이산화탄소에 의한 카보닐화(Carbonyl)는 주로 일산화탄소(CO) 가스와 고온 고압에서 반응하여 발생하는 현상으로, 이산화탄소(CO2)는 직접적인 원인이 아닙니다.
금속의 고온 가스에 의한 부식 중 카보닐화는 주로 일산화탄소(CO)와 반응하여 발생하며, 이산화탄소(CO2)는 직접적인 원인이 아니므로 오답이다.
폭발 등의 사고발생 원인을 기술한 것중 틀린 것은?
정답 ③ · 아르곤은 비활성 기체로 수은과 접촉해도 반응하지 않으며 '아르곤 수은'이라는 위험 물질이 생성되지 않습니다. 반면 나머지 보기들은 산소 고압 배관의 급격한 개폐에 의한 발화, 염소와 암모니아의 반응, 아세틸렌과 구리의 반응 등 사실적인 사고 원인들을 기술하고 있습니다.
아르곤은 비활성 기체로 수은과 반응하지 않아 위험 물질을 생성하지 않으므로, 이를 위험 요인으로 본 보기가 틀린 설명이다.
다음 비파괴 검사 중 검사자에 따른 차이가 많은 것은?
정답 ① · 비파괴 검사 방식 중 음향검사법(AE)은 재료 내부에서 발생하는 음향 신호를 분석하는 방식으로, 검사자의 경험과 판단 능력에 따라 결과가 크게 달라질 수 있는 주관적인 검사법입니다. 따라서 검사자에 따른 차이가 가장 큽니다.
음향검사법(AE)은 검사자의 경험에 의존하는 주관적 검사로 오차가 가장 큽니다.
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