ASTM G32 캐비테이션 마모시험기


캐비테이션 침식 마모 현상이란 ?

(Cavitiation Erosion ?)

캐비테이션 침식 현상 (Cavitation Erosion)

캐비테이션 침식은 유체 내에서 압력 변화로 인해 발생하는 현상입니다. 유체 흐름이 특정 지점에서 포화 증기압 이하로 떨어지면, 유체 내에 기포가 형성됩니다. 이 기포들은 압력이 다시 상승하는 곳으로 이동하며 매우 짧은 시간 내에 폭발적으로 붕괴 (Implotion)합니다. 이 기포 붕괴 과정에서 엄청난 충격파와 미세한 고속 제트 (micro jet)가 발생하여 주변의 단단한 표면을 지속적으로 타격하고 침식시킵니다.

주요 발생 원리 및 예시

  1. 기포 형성 (Cavitation): 액체가 빠르게 흐르는 곳에서 압력이 낮아져 액체가 기화합니다. 이 현상 자체를 캐비테이션이라고 합니다.
  2. 기포 붕괴 (Implosion): 압력이 다시 높아지면, 형성된 기포가 견디지 못하고 터지면서 주변으로 충격파를 방출합니다.
  3. 침식 (Erosion): 이 충격파와 미세한 제트가 금속이나 기타 재료의 표면을 반복적으로 공격하여 작은 구멍이나 손상을 일으키고, 시간이 지나면서 심각한 재료 손실을 유발합니다. 이 침식 현상을 캐비테이션 침식 마모 라고 부릅니다.

이 현상은 주로 펌프, 선박 프로펠러, 수력 터빈 등 유체의 빠른 흐름을 다루는 기계 장치에서 흔하게 발생합니다. 프로펠러 날개에 다공성(spongy) 손상이 생기거나, 펌프 임펠러에 작은 구멍이 뚫리는 것이 대표적인 예시입니다

ASTM G32 규격 개요

ASTM G32는 초음파 캐비테이션 침식 마모시험을 위한 국제 표준 시험 방법입니다.


  • 목적: 재료 및 코팅의 캐비테이션 침식 마모(Cavitation Erosion) 저항 평가


  • 적용 분야: 에너지, 해양, 발전 플랜트, 펌프 및 밸브 소재, 자동차 부품, 코팅 재료 등

  • 시험 방식:
  1. 직접법 (Direct method) – 시편을 소노트로드(Sonotrode)에 직접 부착
  2. 간접법 (Indirect method) – 시편을 초음파 진동부에서 일정 거리 떨어뜨려 시험


캐비테이션 마모시험기 특징

주요 사양


  1. 시험 규격: ASTM G32-92 Cavitation Erosion Using Vibratory Apparatus
  2. 시험 방식: 직접법 / 간접법 선택 가능
  3. 초음파 발생기: 20 kHz ± 0.5 kHz, 자동 주파수 조정
  4. 진폭 조절: 25–100 μm (50–100%)
  5. 시험 시간 및 진동 조건 사용자 설정 가능
  6. 시편 홀더 및 교환형 지그 제공

시험 데이터


  1. 시편 중량 감소(Weight Loss) 측정
  2. 마모율(Erosion Rate) 계산
  3. SEM, 광학현미경 등과 연계한 표면 손상 관찰 가능
ASTM G32-CAVITATION EROSION 마모시험기-개념 이미지

ASTM G32 캐비테이션 마모시험기

위 왼쪽은 초음파진동계 개념 / 위 오른쪽은 초음파 진동계 이미지

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캐비테이션 마모시험기 활용 분야

재료 성능 평가


  1. 스테인리스강, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 등 금속재료
  2. DLC, 세라믹, 폴리머 코팅층
  3. 내식성 및 내구성이 중요한 신소재

산업 적용 예


  1. 발전 플랜트의 터빈 블레이드, 펌프 임펠러
  2. 해양 구조물, 선박 추진기 부품
  3. 자동차 엔진 및 유체 시스템 부품
  4. 수소·에너지 소재 연구


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