• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.10
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• pp.898-907
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• 1997

Fe-22Cr-5AI-X(X=Zr, Y)합금을 1143K, 고온 황화(P$s_{2}$=1.11x$10^{-7}$atm, P$O_{s}$ =3.11x$10^{-20atm}$) 및 황화/산화 (P$s_{2}$=8.31x$10^{-8}$atm, P$O_{s}$ =3.31x$10^{-18atm}$) 환경의 복합가스 분위기에서 1-30시간동안 노출하여 합금표면에 형성된 부식층을 관찰하여 SEM/EDS로 분석하였다. Fe-22Cr-5AI합금은 고온 부식환경에서 부식 생성물의 성장은 포물선법칙을 따르고 주요 성분은 결함이 많고 다공질인 철과 크롬의 황화물[(Fe, Cr)Sx]이므로 고온 내식성이 감소하였다. Zr을 1wt%첨가한 Fe-22Cr-5AI합금의 고온 부식거동은 Y을 1wt%첨가한 합금과 비슷한 거동을 나타내었다. 황화환경에서는 Cr의 선택 황화에 의한 크롬 황화물(CrS)이 생성되고 노출시간의 경과에 따라 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 등의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다. 그러나 황화/산화환경에서는 초기에는 알루미늄산화물(A $I_{2}$ $O_{3}$)및 지르코늄산화물(Zr $O_{2}$)등이 생성되어 보호적이었으나 15시간이후 부터 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.2
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• pp.236-242
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• 1989

In order to investigate the effects of hot corrosion on the creep rupture properties and creep life of 304 stainless steel being used as tube materials of heavy oil fired boiler, the creep rupture tests were carried out at temperature 630.deg.C, 690.deg.C and 750.deg.C in static air for the specimens with or without coating of double layer corrosives according to the new hot corrosion test method simulating the situation commonly observed on superheater tubes of the actual boiler. The double layer corrosives are 85% V$_{2}$O$_{5}$ + 10% Na$_{2}$So$_{4}$ + 5% Fe$_{2}$O$_{3}$ as the inner layer corrosive being once melted at 900.deg. C and crushed to powder, and 10% V$_{2}$O$_{5}$ + 85% Na$_{2}$SO$_{4}$ +5% Fe$_{2}$O$_{3}$ as the outer layer corrosive. As results, in the specimen coated with the double layer corrosives, the rupture strength was extremely lowered and showed a large difference each other. The rupture ductility also lowered remarkably as a result of the brittle fracture mode due to hot corrosion. These results indicate that hot corrosion could essentially alter the creep fracture mechanism. From the metallographic observation, it was clarified that the rupture life of 304 stainless steel subjected to hot corrosion was chiefly determined by the behavior of the aggressive intergranular penetration of sulfides.des.

• CORROSION AND PROTECTION
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• v.12 no.1
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• pp.24-29
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• 2013

원자력 발전소의 설계 수명이 늘어나고 기존의 가동 원전 또한 장기 운전을 목표로함에 따라, 원자로 압력용기, 가압기, 증기발생기, 배관 등의 주요 구조재료의 장기 열화에 따른 재료 건전성을 유지하는 것이 매우 중요하다. 특히, 응력부식균열 현상은 장기 열화에 의해 일어날수 있는 구조재료에서의 심각한 취화 문제들중의 하나로써, 이 현상을 예방하거나 지연시키기 위해서는 현상의 근본원인과 작동기구를 규명하는 것은 원전의 안전성 유지를 위해 매우 중요하다. 이를 위해서 구조재료 표면의 원전 운전 조건에서의 산화막 특성과 그 형성 거동을 분석하는 것은 매우 중요하게 되는데, 원전 운전 조건은 고온고압의 수화학 환경으로 일반 환경에서 사용가능한 다양한 분석 방법들을 적용하기에 많은 제약을 받게 된다. 그러나, 라만 분광법은 가동 원전의 운전 조건인 고온/고압수 환경 하에서도 실시간으로 산화막 분석이 가능한 기법으로, 본 논문에서는 지금까지의 라만 분광법을 이용하여 고온고압수 환경에서의 주요 구조용 금속 및 합금 표면에 생성된 산화막에 대한 분석 연구 결과에 대하여 소개하고, 앞으로 이를 이용한 구조재료의 열화 현상을 분석 및 열화기구 규명을 위한 연구개발 방향을 제시하고자 한다.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.11 no.2
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• pp.43-50
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• 2017

The sea of the Korean peninsula has undergone various marine changes, including naval vessels, naval operational aircrafts, air force fighters, coastal airports and airfields. In particular, salt directly affected by the marine environment, equipment operating under a high temperature / high speed as the gas turbine is the high temperature corrosion (Hot Corrosion) caused by sulfur components and salinity of the fuel used. When the height of the demister (air intake) is less than 7 m, the salinity of the salt entering the sea increases and the corrosion increases rapidly. In addition, the weapon systems operating in the East Sea than in the West Sea showed a 17% increase in the corrosion rate due to the relatively high salinity scattered by saline, wind, and wave. In order to minimize the salinity inflow, it should be operated at more than 13 m from the sea to minimize rapid hot corrosion.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.3
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• pp.419-425
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• 2023

This paper presents the research results of analyzing the high-temperature corrosion characteristics of three currently commercialized heat exchanger tube materials under actual operating conditions of a biomass power plant. In order to precisely analyze the high-temperature corrosion characteristics of these materials, a high-temperature corrosion evaluation device was installed in the power plant equipment, which allows for adjusting the surface temperature of the heat exchanger tubes. Experiments were conducted for approximately 300 hours under various temperature and operating conditions. In this study, the commercialized heat exchanger tube materials used were SA213T12, SA213T22, and SA213T91 alloys. In order to objectively analyze the high-temperature corrosion characteristics of each material, an international standard-based process to remove corrosion products was applied to obtain the weight change of the specimens, and the average thickness loss and corrosion rate were derived. Thus, the high-temperature corrosion results for each condition were quantitatively compared and analyzed. In addition, in order to increase the reliability of the high-temperature corrosion evaluation method introduced in this study, the surface and cross-sectional corrosion of the specimens were confirmed by using scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray analysis. Based on these analysis results, it was found that the corrosion resistance of the commercial heat exchanger materials increases as the content of chrome and nickel in the composition increases. Additionally, it was found that the corrosion phenomenon is rapidly accelerated as the surface temperature increases. Finally, the replacement period (lifetime) of the heat exchanger tubes under each condition could be inferred through this study.

• Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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• v.5 no.1
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• pp.1-8
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• 2009

Nuclear hydrogen production using high temperature heat of a very high temperature reactor(VHTR) is one of the most attractive ways of mass hydrogen production without greenhouse gas emission. In many countries, sulfur-iodine(S-I) thermochemical process and high temperature steam electrolysis(HTSE) process are being investigated. In such processes, corrosion behavior of Intermediate heat exchanger materials are the most critical issues. Especially in a HTSE system, several heat exchangers will be facing hot steam conditions. In this paper, the status of high temperature corrosion researches in hot steam and supercritical water conditions are reviewed in view of the implication to HTSE conditions. Based on the review, test condition and plan of the hot steam corrosion of the candidate materials are formulated and described in some details along with the schematics of the test set-up. The test results and subsequent evaluation will be used in development of a interface system between the HTSE hydrogen production system and the VHTR.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.137-138
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• 2017

The sea of the Korean peninsula has various marine changes, including naval vessels, naval operational aircrafts, air force fighters, coastal airports and airfields. In particular salt directly affected by the marine environment, equipment operating in a high temperature / high speed as the gas turbine is the high temperature corrosion(Hot Corrosion) caused by sulfur components and salinity of the fuel used. When the height of the demister (air intake) is less than 7m, the salinity entering the sea increases and the corrosion increases rapidly. In addition, the weapon systems operating in the East Sea than the West Sea showed a 17% increase in corrosion rate due to the relatively high salinity scattered by saline, wind, and wave. In order to minimize the salinity inflow, it should be operated at more than 13m from the sea to minimize rapid hot corrosion.

• Clean Technology
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• v.24 no.4
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• pp.339-347
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• 2018

In order to cope with environmental problems and climate change caused by fossil fuels, renewable energy supply is increasing year by year. Currently, waste energy accounts for 60% of renewable energy production. However, waste has a lower calorific value than fossil fuels and contains various harmful substances, which causes serious problems when applied to power generation boilers. In particular, the chlorine in the waste fuel increases slagging and fouling of boiler heat exchangers, leading to a reduction in thermal efficiency and the main cause of high temperature corrosion, lowering facility operation rate and increasing operating cost. In this study, the high temperature corrosion experiments of superheater materials (ASME SA213/ASTM A213 T2, T12 and T22 alloy steel) by alkali chlorides were conducted, and their corrosion characteristics were analyzed by the weight loss method and SEM-EDS. Experiments show that the higher the temperature and chloride content, the more corrosion occurs, and KCl further corrodes the materials compared to NaCl under the same condition. In addition, the higher the chromium content of the material, the better the corrosion resistance to the alkali chlorides.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.105-105
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• 2018

스테인리스강은 내식성과 내구성이 우수하여 파이프 및 일반 구조용 고온재료에 널리 사용된다. 그러나 선박 및 해양플랜트 등의 고부가가치 산업에 사용될 경우 내피로성, 내구성 및 내식성이 더욱 요구되고 있다. 특히 해수 환경 하에서 스테인리스강은 재료 표면의 부동태 피막 파괴로 공식 또는 틈부식에 의한 국부부식을 초래하여 해양환경용 재료로 사용하는데 제한적이다. 플라즈마 이온질화는 저온에서 열처리가 가능하며 재료의 변형이 없어 스테인리스강에 널리 적용되는 열화학적 표면처리 기술이다. 플라즈마 이온질화는 일반적으로 고온에서 실시하여 스테인리스강의 기계적 특성을 향상시키는 목적으로 주로 적용하였으나, 저온-플라즈마 이온질화 처리 시 질소의 확산계수 증가로 표면에 S-phase 생성에 기인하여 부식 저항성이 향상된다고 알려져 있다[1-2]. 그러나 해수 펌프, 밸브, 스트레이너(Strainer) 등의 해양 환경용 기자재로 널리 사용되고 있는 주조 스테인리스강에 대한 플라즈마 이온질화 적용과 그 연구는 미비하다. 따라서 본 연구에서는 주조용 스테인리스강에 대하여 플라즈마 이온질화 기술을 적용하여 공정온도에 따른 해수 내 전기화학적 부식 특성을 규명하였다. 플라즈마 이온질화 공정은 $25%N_2$와 $75%H_2$ 비율로 $350^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$의 공정온도에서 10시간 동안 실시하였다. X-선 회절분석을 통해 공정온도 변수에 따른 표면에 형성된 질화층의 상변화를 분석하였다. 또한 비커스 경도계를 이용하여 표면경도를 측정하여 기계적 특성 향상을 확인하였다. 전기화학적 부식 실험 후 표면 손상 형상 관찰, 무게 감소량 및 손상 깊이 계측을 통해 공정 온도와 부식 저항 특성을 규명하였다. 또한 타펠 분석을 통해 모재와 플라즈마 이온질화 온도 변수에 따른 부식 속도를 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.193-194
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• 2014

원전은 고온기능시험 이후 2차계통 내부를 상대습도 40%이하로 관리하여 계통 재질 부식을 최소화하고 있다. 일반적으로 발전소에서는 운전 정지 후 상대습도 40%이하로 낮추는데 15일정도 소요되지만, 발전소 계통 중 일부 곡관부위는 약 60일정도 소요된다. 본 연구는 일부 계통 재료가 상대습도 제한치(<40%) 이상의 환경에서 장기간(최대 60일) 노출시 재료 건전성에 미치는 영향 평가이다. 평가를 위해 시편의 실험 전, 후 무게변화를 이용한 부식률 측정과 표면분석을 위해 광학현미경을 이용하였다. 사용 시편의 재료는 SA516 Gr.70이며 표면상태를 인위적으로 산화피막을 생성 시킨 것(2개)과 산화피막이 없는 것(6개)으로 2종류로 제작하였다. 총 시험기간은 60일이고 시험기간 중 산화피막이 없는 시편은 7일, 21일, 60일에 시편을 2개씩 꺼내어 무게를 측정하여 부식률을 계산하였다. 실험결과, 산화피막이 없는 시편은 노출되는 시간에 따라 부식률이 각각 0.35(7일), 0.21(21일), 0.67(60일) mpy이었고 산화피막이 있는 시편은 0.06(60일) mpy였다. 산화표면 분석결과, 산화피막이 없는 시편은 노출되는 시간에 관계없이 물방울이 맺힌 부분에 pitting을 확인하였다. 하지만, 산화피막이 있는 시편은 pitting의 흔적은 없었다. 산화피막이 없는 시편의 경우 시간에 따라 부식률은 높아지지만 학계에서 통용되는 뛰어난 내부식성 재료의 부식률 기준인 < 1 mpy이하기 때문에 재료 건전성에 미치는 영향은 거의 없을 것으로 판단된다. 또한, 대부분 원전의 경우 고온기능시험 또는 운전기간 동안에 2차계통 구성 재료 표면에 산화막이 생성되었기 때문에 산화피막이 있는 시편의 결과로 판단하면 상대습도 40%이상에 60일 이상 노출되어도 부식은 거의 일어나지 않았을 것으로 사료된다. 실증실험결과를 가지고 종합적으로 평가하면 상대습도 40%이상 환경에서 곡관부위가 60일이상 노출되어도 재료 건전성에 미치는 영향은 거의 없을 것으로 판단된다.