Titanium 전열관을 사용하는 원전 복수기 재료의 Galvanic Corrosion에 미치는 면적의 영향

Area Effect on Galvanic Corrosion of Condenser Materials with Titanium Tubes in Nuclear Power Plants

Titanium재료는 해수에서 좋은 내식성을 가지는 이유로 최근 원자력발전소 복수기에 사용되고 있다. 그러나, Ti이 tubesheet재 료인 Cu 합금에 접하고 이것이 water box 재료인 탄소강에 접하게될 경우 접촉금속에 심한 galvanic corrosion이 일어나게 된다. 전기화학적 실험에 의하면, 탄소강이 해수속에서 Ti나 Cu에 접할 때 탄소강의 부식속도는 증가할 것이며, Cu가 Ti에 해수중에서 장기간 접촉할 경우에는 Cu의 부식속도는 증가할 것으로 생각된다, 또한 표면적비, R$_1$(surface area of carbon steel/surface area of Ti).와 R$_2$(surface area of carbon steel/surface area of Cu)가 탄소강의 galvanic corrosion에 매우 중요하며. Water box 재료인 탄소강의 부식속도를 최소화하기 위해서는 이들 표면적비가 낮게 유지되어서는 안될 것이라고 생각된다 침지 galvanic 부식 시험결과 surface area of Fe/surface area of Al Brass값이 1일때 탄소강의 부식속도는 4.4mpy 이었으나 이 비가 $10^{-2}$ 일때는 570mpy이었다. 이렇게 연결된 galvanic시편에 Ti tube를 연결한 경우에는 이 비가 1일때 탄소강의 부식율이 4.4mpy에서 13mpy로 증가하였다. 이는 R$_1$가 R$_2$가 분극곡선에 복합적인 영향을 미치는것으로 설명할 수 있다.

Titanium tubes have recently been used in condensers of nuclear power plants since titanium has very good corrosion resistance to seawater. However, when it is connected to Cu alloys as tube sheet materials and these Cu alloys are connected to carbon steels as water box materials, it makes significant galvanic corrosion on connected materials. It is expected from electrochemical tests that the corrosion rate of carbon steel will increase when it is galvanically coupled with Ti or Cu in sea water and the corrosion rate of Cu will increase when it is coupled with Ti, if this couple is exposed to sea water for a long time. It is also expected that the surface area ratios, R$_1$(surface area of carbon steel/surface area of Ti) and R$_2$(surface area of carbon steel/surface area of Cu) are very important for the galvanic corrosion of carbon steel and that these should not be kept to low values in order to minimize the galvanic corrosion on the carbon steel of the water box. Immersed galvanic corrosion tests show that the corrosion rate of carbon steel is 4.4 mpy when the ratio of surface area of Fe/ surface area of Al Brass is 1 while it is 570 mpy when this ratio is 10$^{-2}$ . The galvanic corrosion rate of this carbon steel is increased from 4.4 mpy to 13 mpy at this area ratio, 1, when this connected galvanic specimen is galvanically coupled with a Ti tube. This can be rationalized by the combined effects of R$_1$ and R$_2$ on the polarization curve.