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

김진경; 원창욱; 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 by each Welding Materials 원문보기

김진경 (한국해양수산연수원 교육연구처) , 원창욱 (한국해양수산연수원 교육연구처) , 문경만 (한국해양대학교 공과대학 기계소재 공학부)

The sea water pipe of engine room in all kinds of ships is being surrounded with severe corrosive environment. Therefore it's leakage part due to corrosion is inevitably prevented by various welding method. In this case corrosion property of welded zone may be considerably different by each welding materials. In this study corrosion resistance of the welded zone of sea water pipe with some welding materials such as shielded metal arc welding materials, inert gas arc welding materials was investigated with electrochemical method.

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문제 정의

본 연구는 현재 해수 배관의 파이프에 대한 조선소 및 선박의 보수 용접에 사용하는 모든 용접 방법 및 용접 재료를 사용하여 용접을 한 후 각 용접부위에 대한 천연 해수에서 부식성을 전기화학적으로 평가하여 내식성이 우수한 해수 배관 강관용 용접 방법 및 용접재료를 파악하고자 한다. 이러한 결과를 해수 배관 제작에 적용하면 사용 수명의 연장과 보수 정비비용도 절감할 수 있을 것으로 사료되며, 또한 경쟁력이 있는 조선사업과 선박 회사 운영에 도움이 되리라 생각된다.

제안 방법

<p 1.2의 와이어를 사용한 탄산가스 아크 용접의 조건은 Table 1과 같이 2층 용접을 직류 역극성으로 하였고, <p 2.0의 용가재로 불활성가스 텅스텐(TIG) 아크 용접의 조건은 Table 2와 같이 2% 토륨 텅스텐 봉 0 2.4로 3층 용접을 직류 정극성으로 하였다.
각각의 시험편을 에칭 (etching)하여 용접 금속에서 모재 방향으로 경도를 측정하였고, 부식전위와 부식 속도를 측정하기 위하여 용접열영향부의 면적을 0.25<折로 노출시키고 다른 부분은 에폭시로 절연한 후 각종 전기화학적 실험을 실시하였다. 그리고 각각의 용접 금속에 대해서도 위와 같은 면적과 조건으로 용접열영향부에 실시한 각종 전기화학적 실험을 실시하였다.
각각의 용접부위에 대한 경도와 부식에 대한 전기화학적 실험을 하기 위하여, Fig 2와 같이 시험편을 용접 방향과 직각 방향으로 기계 절단, 가공 및 샌드페이퍼로 2000번까지 연마하여 용접 비드를 중심으로 20Bx7.1Txl0LS 제작하였다.
25<折로 노출시키고 다른 부분은 에폭시로 절연한 후 각종 전기화학적 실험을 실시하였다. 그리고 각각의 용접 금속에 대해서도 위와 같은 면적과 조건으로 용접열영향부에 실시한 각종 전기화학적 실험을 실시하였다.
전기화학적 실험은 해수의 유동(속도 : 3cm/s) 상태에서 부식 전위 변화, 양극 및 음극 분극곡선, 사이클릭 볼타모그램, 교류임피던스 등을 측정하여 수행하였다.

대상 데이터

사용한 용접 방법 및 용접 재료는 탄산가스 아크 용접의 경우 AWS E71T-1 <p 1.2, 불활성가스 텅스텐 아크의 용접 재료는 AWS ER70S43 0 2.0이고, 피복 아크 용접 재료는 KS E4301, E4311, E4313 및 刖301의 勿 3.2로 모두 6 종류를 사용하였다
실험에 사용한 해수 배관용 강관은 주로 많이 사용하는 KS SPPS 380IS STPG 38)로서, 사용한 재질의 치수는 <p 165.2x7.1-150L이며 Fig. 1과 같이 가공하여 맞대기 용접을 한 후 용접 부위만 비드를 중심으로 20Bx7.1Tx10LS 제작하였다

성능/효과

1) 부식전위가 귀한 값을 나타낼수록 내식성이 상대적으로 우수한 경향을 나타내었음을 알 수 있었다.
2) 양극 및 음극 분극곡선 상에서의 내식성 평가결과는 사이클릭볼타모그램 및 임피던스의 측정결과와 거의 같은 경향을 나타내었다.
3) 용접금속부에서는 불활성가스 텅스텐 아크 용접이 그리 고열 영향부에서는 피복 아크 용접(E4313)이 비교적 양호한 내식성을 나타내었음을 알 수 있었다.
8에서는 AC 임피던스 값의 변화를 나타내고 있으며 임피던스 값의 경우에도 피복 아크 용접(E4313)의 경우 가장 임피던스 값이 큰 경향을 나타내었다. 따라서 용접 금속부에서는 불활성가스 텅스텐 아크 용접의 경우가 가장 내식성이 우수 하였으며 열영향부의 경우에는 피복 아크 용접(E4313)의 경우가 내식성이 비교적 다른 용접에 비해서 양호하다는 사실을 알 수 있었다.

후속연구

용접 방법 및 용접재료를 파악하고자 한다. 이러한 결과를 해수 배관 제작에 적용하면 사용 수명의 연장과 보수 정비비용도 절감할 수 있을 것으로 사료되며, 또한 경쟁력이 있는 조선사업과 선박 회사 운영에 도움이 되리라 생각된다.

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