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1.25Cr-0.5Mo강을 이용한 합성가스 조성 변화에 따른 SNG 1차반응기의 부식특성에 관한 실험적 연구

Experimental Study on Corrosion Characteristics of 1.25Cr-0.5Mo in the 1st-mathanator reactor for Synthetic Natural Gas according to Gas Compositions

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.17 no.5, 2016년, pp.709 - 716  

김진현 (조선이공대학교 자동차과) ,  조홍현 (조선대학교 기계공학과)

초록
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최근 급속한 플랜트 설비의 발전과 더불어 각종 기계 구조물들의 운전조건이 가혹해지고 사용시간이 길어짐에 따라 신뢰성에 대한 문제가 제기되고 있다. 특히, SNG 설비에 사용되는 재료는 설계조건에 따라 1.25Cr-0.5Mo 또는 2.25Cr-1Mo강과 같은 내열강들이 주로 사용된다. 본 연구에서는 Lab-scale용 합성천연가스 반응기를 제작하여 생산공정 반응기 재질인 1.25Cr-0.5Mo강을 이용하여 실제 SNG 공정중 1차반응기와 동일한 운전 조건에서 부식 특성에 대하여 실험적 연구를 진행하였다. 1.25Cr-0.5Mo강을 운전 시간에 따라 각각 배출조성 조건과 주입조성 조건에 노출시켜 부식에 대한 실험을 수행하였으며 실험 결과 내구성에 가장 영향을 미치는 요소는 수소로 인한 수소취성산화 부식임을 알 수 있었으며, 배출조성보다 주입조성에서 더 빠른 부식이 발생함을 확인하였다. 그러나 배출조성 조건에서는 산화부식과 더불어 수소취성에 의한 부식이 동시에 발생하여 장시간 운전 후 부식정도가 갑자기 증가하고 부식강도가 급격히 강해지는 것을 나타났다. 또한 주입조성에서는 산화물들이 시편에 흡착되어 두꺼운 산화층을 형성시켰으며 이로 인하여 재료의 내산화성이 크게 저하되는 것으로 확인되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the operating conditions of the various mechanical structures have become more severe and the running time has become longer as the development of plant equipment increases with the introduction of high technology. Thus, the reliability of the system and its accessories is becoming a probl...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 합성가스에는 석탄중의 함유되어 있는 유황성분에 의해 황화합물이 함유되는데 부식의 원인이 되기 때문에 이에 대한 연구는 장기적인 사용을 고려하였을 때 반드시 필요한 연구 중에 하나이다. 따라서 본 연구에서는 Lab-scale 용 SNG 반응기를 제작하여 1차반응기의 재질(1.25Cr-0.5Mo)과 운전조건(400℃, 4.4 MPa)에 따른 반응기의 표면을 관찰하여 산화물에 의한 부식 특성과 수소취성에 대하여 연구하였으며 내구성 증대 및 신뢰성 향상을 위한 기초 자료를 수집함에 그 목적이 있다.
  • 본 연구에서는 1.25Cr-0.5Mo 시편을 이용하여 SNG 1차반응기의 운전조건에서 가스의 주입조성과 배출조성 하에서 부식특성에 대한 실험적 연구를 진행하였다. 이를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다.

가설 설정

  • 하지만 가스 시스템의 부식 문제는 가스의 종류와 순도, 수분의 농도와 온도에 영향을 받기 때문에 습기에 강한 반응기에 대한 관심이 요구되고 있으며, 이에 대하여 많은 연구의 진행이 필요하다. 가스반응기 시스템을 공급하는 가스 파이프의 표면에 수분은 흡수 및 부식의 원인이 된다. 기계적인 측면에서는 크리프에 의한 입계슬립, 균열발생 및 성장, 열응력에 의한 균열의 발생, 공동의 발생 및 성장 등에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 금속학적인 측면에서는 탄화물 및 불순물 원소의 거동에 의한 재료의 기계적 강도특성 변화에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SNG는 무엇인가? 최근 국내에서도 수입에 의존하는 LNG(liquified natural gas)를 대체할 에너지 자원으로 SNG(synthetic natural gas)를 내세우고 있다. SNG는 석탄을 이용하여 경제적이고 친환경적인 천연가스로 LNG와 성분이 같지만 가격이 저렴한데다 매장량이 많은 석탄을 직접 사용하는 것보다 오염물질 발생량도 적은 특징이 있다.
SNG 설비에 사용되는 재료는 설계조건에 따라 무엇이 사용되는가? 최근 급속한 플랜트 설비의 발전과 더불어 각종 기계 구조물들의 운전조건이 가혹해지고 사용시간이 길어짐에 따라 신뢰성에 대한 문제가 제기되고 있다. 특히, SNG 설비에 사용되는 재료는 설계조건에 따라 1.25Cr-0.5Mo 또는 2.25Cr-1Mo강과 같은 내열강들이 주로 사용된다. 본 연구에서는 Lab-scale용 합성천연가스 반응기를 제작하여 생산공정 반응기 재질인 1.
최근 국내에서 수입에 의존하는 LNG를 대체할 에너지 자원으로 SNG를 내세우는 이유는 무엇인가? 최근 국내에서도 수입에 의존하는 LNG(liquified natural gas)를 대체할 에너지 자원으로 SNG(synthetic natural gas)를 내세우고 있다. SNG는 석탄을 이용하여 경제적이고 친환경적인 천연가스로 LNG와 성분이 같지만 가격이 저렴한데다 매장량이 많은 석탄을 직접 사용하는 것보다 오염물질 발생량도 적은 특징이 있다.
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참고문헌 (18)

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  16. I. C. Choi, K. M. Lee, "Combustion Characteristics of Dual Swirl Combustor according to Hydrogen Content in Simulated SNG Fuel", KOSCO SYMPOSIUM, pp. 111-113, 2014. 

  17. M. J. Kim, S. W. Chung, J. E. Lee, D. B.Lee, "The Society Of Air-Conditioning And Refrigerating Engineers Of Korea", SAREK SYMPOSIUM, pp. 780-784, 2014. 

  18. T. W. Kang, K. S. Yoon, M. S. Yang, J. K. Kim, S. H. Kim, "Synthetic natural gas(SNG) production facility construction projects for the pre-feasibility study", Yooshin technical article, Vol. 19, No.4, pp. 34-47, 2012. 

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