[논문]용접 재료 별 해수 배관 용접부위의 부식 특성에 관한 전기화학적 평가

김진경; 원창욱; 조황래; 이명훈; 김윤해; 문경만

용접 재료 별 해수 배관 용접부위의 부식 특성에 관한 전기화학적 평가
An Electrochemical Evaluation of the Corrosion Property on the Welded Zone of Sea Water Pipe according to Welding Materials 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.21 no.5 = no.78, 2007년, pp.39 - 46

김진경 (한국해양수산연수원 교육연구처) , 원창욱 (한국해양수산연수원 교육연구처) , 조황래 (한국해양대학교 공과대학 기계소재 공학부) , 이명훈 (한국해양대학교 해사대학 기관시스템공학부) , 김윤해 (한국해양대학교 공과대학 기계소재 공학부) , 문경만 (한국해양대학교 공과대학 기계소재 공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

The sea water pipe of a ship's engine room is a severely corrosive environment caused by fast flawing sea water containing chloride ions and high conductivity. Therefore, leaking of sea water may occur as a result of local corrosion of the welded zone. Leaking is usually controlled by various welding methods. In this study, when the sea water pipe is welded with certain welding methods and welding electrodes, the corrosion resistance of WM (Welding metal) and HAZ (Heat affected zone) was investigated using electrochemical methods. Although the corrosion potential of the HAZ is higher than that of WM, the corrosion resistance of WM is superior to HAZ. However, when WM and HAZ are both opened to the sea water, the WM part with the anode was more seriously corroded than was the HAZ of the cathode by performance of a galvanic cell due to difference of the corrosion potential between HAZ and WM. In particular TIG welding showed relatively good results in corrosion resistance of both HAZ and WM compared to other welding methods.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 용접부위에 부식이 많이 발생하여 파공으로 인한 누수에 의해서 선박의 안전운항에 지장을 초래하기도 한다. 본 연구는 현재 해수배관의 파이프에 대한 조선소 및 선박 자체내부의 보수 용접에 사용하는 몇 가지 용접 방법 및 용접재료를 사용하여 용접을 한 후 각 용접 부위에 대한 부식성을 전기 화학적 방법으로 평가하여, 내식성이 우수한 해수배관 강관용 용접방법 및 용접재료를 규명 하고자 수정비를 위한 유익한 참고 자료가 됨으로써 경제적인 측면과안전재해 예방 차원에서 그 의미가 크다고 사료된다.

제안 방법

2X7.HX150L의 KS SPPS 38QIS STPG 38) 이며상기한 모든 용접을 하기 전에 전부 예열을 하지 않는 상태로 하였고, 2충 이상은 층간 온도를 150℃로 유지하면서 용접을 하였다.
四.2의 와이어를 사용한 탄산가스 아크 용접(QCh arc welding)의 조건은 Table 1과 같이 2층 용접을 직류 역극성으로 하였고, 02.0의 용가재로 불활성가스 텅스텐아크 용접(TIG arc welding) 의 조건은 Table 2와 같이 2% 토륨 텅스텐봉 ip 2.4로 3층 용접을 직류 정극성으로 하였다.
각각의 용접부위에 대한 경도와 부식에 대한 전기화학적 실험을 하기 위하여, Fig. 2와 같이 시험편을 용접 방향과 직각 방향으로 기계 절단, 가공 한 후 샌드페이퍼로 2000번까지 연마한 후 각각의 시험편을 에칭(Etching)하여 용접 금속 중심부에서 모재부 방향으로 1mm 간격으로 경도를 측정하였고, 부식 전위와 분극곡선 등을 측정하기 위하여 각 부위의 면적을 0.25cm² 만을 노출시키고 다른 부분은 에폭시로 절연한 후 각종 전기화학적 실험을 실시하였다.
전기화학적 실험은 해수를 3an/s(PIV: Particle image velocimetery로 측정)의 유동 상태에서 부식 전위 변화, 양극 및 음극 분극곡선(측정장치: Won. A.Tech Garmy.사의 CMS-100 시스탬, 주사속도: lmV/s 대극: 백금, 기준전극: SCE), 사이클릭 볼타모그램(주사속도: 30mV/s, 측정영역: -0.5V~l.5V) 및 교류임피던스 등을 측정하였으며, 조직과 부식표면 사진은 멀티미디어 영상현미경 (Sometecht사, Model: SV35) 으로 관찰하였다.

대상 데이터

1과 같이 가공하여 맞대기 용접을 한 후 용접 부위만 비드를 중심으로 20BX7.TIX10L로 제작하였다.
사용한 용접 방법 및 용접 재료는 탄산가스 아크 용접의 경우 AWS E71T-1 01.2, 불활성가스 텅스텐 아크의 용접 재료는 AWS ER70S-G 欢.0이고, 피복 아크 용접 재료는 KS E4301, E4311, E4313 및 E4316 의 矩.2로 모두 6 종류의 용접봉을 사용하였다.
실험에 사용한 해수 배관용 강관은 주로 많이 사용하는 KS SPPS 380IS STPG 38)로서, 사용한 재질의 치수는 © 165.2X7.11X150L이며 Fig. 1과 같이 가공하여 맞대기 용접을 한 후 용접 부위만 비드를 중심으로 20BX7.TIX10L로 제작하였다.
전술한 바와 같이 용접시험편으로 사용된 해수 배관 재료는 치수 S165.2X7.HX150L의 KS SPPS 38QIS STPG 38) 이며상기한 모든 용접을 하기 전에 전부 예열을 하지 않는 상태로 하였고, 2충 이상은 층간 온도를 150℃로 유지하면서 용접을 하였다.

성능/효과

(1) 모든 용접부의 경도가 높고 열영향부의 경도가 오히려 낮아지는 경향을 알 수 있었다. 이것은 용접부의 급냉에 의한 결정 입자의 조대화와 열영향부로 부터 탄소 등의 성분이 용접부로 이동하였기 때문으로 사료된다.
(2) 용접부에는 부식전위를 낮추는 Mn의 함유량이 많고 전위를 높이는 P, S 등의 성분이 적게 함유되어 있어 용접 부의 부식 전위가 열영향부에 비해서 현저하게 낮아지는 경향을 나타내었다.
(3) 분극곡선, 사이클릭 볼타모그램 및 임피던스의 측정에서 용접부가 열영향부에 비해서 내식성이 양호하다는 사실을 알 수 있었다. 그러나 해수에 함께 노출되어 있을 경우에는 갈바닉 전지가 형성되어 부식전위가 낮은 용접부가 오히려 양극이 되어 열영향부에 비해서 다소 부식이 심한 경향을 알 수 있었다.
(4) 본 실험의 결과 TIG용접이 용접부와 열영향부 모두 내식성이 양호하였으며 002용접의 경우 부식전위가 낮은 본드 부부 근의 용접부가 국부적으로 부식되는 경향이 있었다.
(5) 피복아크 용접의 경우 용접부의 경도는 다른 용접에 비해서 비교적 낮았으며 E4313, E4301 용접봉의 경우 열영향부와 용접부의 내식성이 모두 비교적 양호 하였다.
피복아크 용접의 경우에는 盹11용접봉을 사용하였을 경우 용접금속부의 부식전류밀도는 가장 낮았으나 열영향부의 내식성은 오히려 가장 좋지 않았다. 그리고 E4301 과 E4313, EE乱6용접봉의 경우에는 열영향부와 용접금속부 모두 비교적 내식성이 양호함을 알 수 있었다. 또한 모든 용접에 있어서 용접금속부의 내식성이 열영향부에 비해서 우수한 실험 결과를 얻을 수 있었다.
그리고 망간(Mn)의 표준전극전위는 (5)식과 (6)식에서 알 수 있듯이 철의 표준전극전위보다 훨씬 낮다. 따라서 탄소와 인, 유황을 많이 함유하고 있는 열영향부는 상대적으로 높은 부식전위를 나타내며 용접금속부는 철보다 낮은 표준전극전위를 나타내는 망간을 많이 함유하고 있어 열영향부에 비해서 상대적으로 낮은 부식전위를 나타내는 것으로 사료된다. 따라서 전술한 바와 같이 Fig.
그리고 E4301 과 E4313, EE乱6용접봉의 경우에는 열영향부와 용접금속부 모두 비교적 내식성이 양호함을 알 수 있었다. 또한 모든 용접에 있어서 용접금속부의 내식성이 열영향부에 비해서 우수한 실험 결과를 얻을 수 있었다.
11은 용접시험편을 해수에 침지하여 20일 경과한 후의 부식된 표면사진을 보여주고 있다. 열영향부에 비해서 용접 금속 부에서 붉은 녹의 생성물이 나타났으며 전체적으로 용접 금속 부가 열영향부에 비해서 부식이 심하게 발생하였음을 알 수 있었다. 그리고 CQ용접의 경우 본드부에서 국부적으로 부식되었음을 알 수 있었다.
용접금속부에서는 TIG용접의 경우가 가장 내식성이 양호 하였으며 열영향부 역시 ITG용접이 가장 내식성이 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 피복아크 용접의 경우에는 盹11용접봉을 사용하였을 경우 용접금속부의 부식전류밀도는 가장 낮았으나 열영향부의 내식성은 오히려 가장 좋지 않았다.
5는 TTG용접을 하였을 경우 용접금속부와 열 영향 부의 부식 전위의 변화를 나타내고 있다. 침지 초기 열영향부의 부식 전위가 높았으며 침지 1800초 후에도 열영향부가 용접 금속 부에 비해서 약 30mV의 높은 값을 나타내었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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