항공기 정비 업체는 항공기 정비 과정에서 기체 패널, 탑재 장비 및 액세서리 설치에 필요한 금속 부품을 대량으로 필요로 합니다. 일반적으로 사용되는 금속 원자재는 탄소강과 합금강입니다. 그러나 강재 및 원자재에 산소, 질소, 수소 함량이 과도할 경우 부품 성능에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 특히 수소 취성 문제가 발생하여 부품 수명이 단축될 수 있습니다. 따라서 탄소강 및 합금강과 같은 금속 재료의 산소, 질소, 수소 함량을 정확하게 측정하는 것이 매우 중요합니다. 현대 항공 산업과 철강 산업의 급속한 발전과 함께 항공기 정비 업체들은 강재 내 산소, 질소, 수소 등의 기체 원소 분석의 중요성을 점점 더 인식하고 있습니다. 고도의 분석 기술과 전문성을 요구하는 산소, 질소, 수소 분석은 항공기 정비 업체에서 전문 산소, 질소, 수소 분석기를 사용하여 탄소강 및 합금강과 같은 금속 재료의 산소, 질소, 수소 함량을 신속하고 정확하게 측정하는 데 널리 활용되고 있습니다.
1. 탄소강 및 합금강에서 산소, 질소, 수소의 위험성
강철 내 산소는 다양한 형태의 산화물 개재물로 존재하며, 이들이 결합하여 비금속 개재물을 형성하고 금속 기지의 연속성을 저해하여 강철의 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 질소는 강철의 내시효성 저하, 냉간 가공성 및 소성 변형 능력 약화, 용접 열영향부의 취성 증가, 그리고 인발 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 수소는 강철에 용해된 수소가 수소 분자로 응집되어 재료의 기계적 특성을 취성화시키고, 응력 집중을 유발하여 강철의 강도 한계를 초과하게 하며, 강철 내부에 미세 균열을 발생시키는데, 이를 수소 취성이라고 합니다. 이처럼 과도한 산소, 질소, 수소 함량은 탄소강 및 합금강 금속 부품의 성능에 심각한 영향을 미치므로, 적절한 제어 조치가 필요합니다. 따라서 강철 부품뿐만 아니라 탄소강 및 합금강 재료의 산소, 질소, 수소 함량을 정확하게 측정하는 것이 필수적입니다. 함량이 과도한 부품의 경우, 가열을 통한 수소 제거와 같은 다양한 열처리 방법을 사용하여 강철의 특성을 복원할 수 있습니다. 이를 통해 산소, 질소, 수소 함량이 높거나 결함이 있는 강철 부품이 항공기에 장착되는 것을 방지하여 항공기 수리 품질 및 비행 안전에 미치는 영향을 최소화할 수 있습니다.
2. 테스트 원칙
항공기 정비 업체에서 강철, 주철 및 합금 재료의 산소, 질소, 수소 세 가지 기체 원소 함량을 정량적으로 분석하는 데 사용되는 시험 장비는 높은 정확도와 측정 정밀도를 자랑하는 산소-질소-수소 분석기(예: ONH-2000)입니다. 산소-질소-수소 분석기는 펄스 가열 융합-불활성 가스 보호 환원-열전도 적외선 검출 원리를 기반으로 작동합니다. 상하 전극 사이의 흑연 도가니에 강한 전류가 흐르면 도가니 온도가 급격히 상승하여 설정된 온도에 도달합니다. 불활성 가스(헬륨, 질소) 분위기에서 금속 시료의 산소는 일산화탄소 또는 이산화탄소로 변환되어 헬륨 가스에 의해 운반된 후 적외선 측정기로 측정됩니다. 질소와 수소는 분자 형태로 방출되어 각각 헬륨과 질소 가스에 의해 운반된 후 열전도 검출기로 들어가 정량 분석됩니다. 산소 농도가 낮거나 높은 경우를 감지하는 두 개의 적외선 검출 셀과 수소 및 질소 성분을 감지하는 열전도도 검출 셀이 있습니다. 펄스로는 순환수로 냉각되며, 고출력 펄스로의 도가니에서 시료를 2600°C 이상의 고온으로 가열할 수 있습니다. 분석 과정 중에는 저온에서 고온으로 자동 전환이 가능합니다. 또한, 펄스로의 승하강을 위해 압축 공기가 동력원으로 사용됩니다.
