[논문]염수 및 Sour gas환경에서 고 망간강의 내식성에 미치는 합금원소 Mn, Cr의 영향

김희산; 현영민; 이순기

염수 및 Sour gas환경에서 고 망간강의 내식성에 미치는 합금원소 Mn, Cr의 영향
Effects of alloying elements(Cr, Mn) on corrosion properties of high manganese steel in 3.5% chloride environments and sour gas environment 원문보기

김희산 (홍익대학교 재료공학부) , 현영민 (홍익대학교 재료공학부) , 이순기 (POSCO 기술연구소)

자동차 및 에너지 산업의 적용을 목표로 고망간강의 기계적 성질 향상 연구가 활발히 진행된 반면 내식성 연구는 미비하다. 본 연구에서는 염수 환경 및 H2S 환경에서 4종의 고망간강의 내식성에 미치는 크롬 및 망간의 영향을 조사하였다. 비교재로 사용된 탄소강 대비 실험재의 부식 속도는 침지 실험을 통해 얻어졌다. 또한 내식성 기구 고찰을 위하여 상평형 프로그램을 통하여 녹 층을 예측하고, 침지실험으로부터 얻어진 녹 층을 XRD, SEM-EDS 및 TEM-EDS로 분석하였다. 3.5% NaCl 용액에서 크롬 및 망간이 모두 내식성을 향상시킨 반면, synthetic seawater에서는 크롬만이 내식성을 향상시켰다. 또한 이들 염수 환경과 달리 H2S 환경에서 크롬과 망간 모두 내식성을 향상시키지 못했다. 환경에 따라 강의 내식성에 미치는 합금 원소의 영향이 상이한 원인은 각각의 환경에서 형성된 녹층의 구성 물질의 차이에 의한 것으로 이에 대하여는 본문의 된 녹 층 분석 결과에서 자세히 설명되었다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

반면 망간의 영향은 염수 환경에서 미비한 것으로^(6-8) 보고되었다. 본 연구 에서는 환경 별 크롬 및 망간의 영향을 조사하고 변화 원인을 밝힘으로써 다양한 용도로 확대 가능성을 알아보고자 실험을 다음과 같이 수행하였다. 우선 침지 실험을 통하여 강(Table 1)의 평균 부식 속도와 전기화학 실험을 통하여 순간 부식 속도를 측정하였다.
이와 같은 용도 확대를 위해서는 기존의 기계적 성질 이외에 부식 특성의 평가가 요구되어 본 연구에서는 고강도강의 대표적인 합금원소인 크롬 및 망간이 다양한 환경(중성염수(60℃ 3.5% NaCl, 60℃ 인공해수(ASTM D1141)), H2S 환경 (NACE TM0148 환경))에서 강의 내식성에 어떻게 영향을 미치는 가를 조사하고자 하였다.

제안 방법

5) 이외에 비정질의 Mn-oxide와 Fe-Cr-oxide이 추가적으로 존재함을 보여주었다. 또한 Mn, Mn+Cr의 첨가가 미박리 녹 층 두께를 증가시켰다. 그러므로 Mn, Mn+Cr의 첨가에 따른 내식성 향상은 미박리층의 두께 증가와 비정질층의 형성이 녹 층을 통한 물질 이동을 억제시켰기 때문이다.
우선 침지 실험을 통하여 강(Table 1)의 평균 부식 속도와 전기화학 실험을 통하여 순간 부식 속도를 측정하였다. 또한 상평형 계산을 통하여 녹 층 형성 여부 및 안정상을 예측하였다. 마지막으로 XRD, FIB-SEM, TEM-DP, EDS를 통한 녹의 상(phase), 결정도, 결정립 크기, 화학성분 분석을 통해 시험재의 내식성에 미치는 크롬과 망간의 영향을 조사하였다.
또한 상평형 계산을 통하여 녹 층 형성 여부 및 안정상을 예측하였다. 마지막으로 XRD, FIB-SEM, TEM-DP, EDS를 통한 녹의 상(phase), 결정도, 결정립 크기, 화학성분 분석을 통해 시험재의 내식성에 미치는 크롬과 망간의 영향을 조사하였다.
본 연구 에서는 환경 별 크롬 및 망간의 영향을 조사하고 변화 원인을 밝힘으로써 다양한 용도로 확대 가능성을 알아보고자 실험을 다음과 같이 수행하였다. 우선 침지 실험을 통하여 강(Table 1)의 평균 부식 속도와 전기화학 실험을 통하여 순간 부식 속도를 측정하였다. 또한 상평형 계산을 통하여 녹 층 형성 여부 및 안정상을 예측하였다.
8에 나타난 직선적 부식 거동과 포물선 부식 거동은 첨가 원소 Cr, Mn에는 무관한 반면 강중 탄소의 함량에 의존하였다. 즉, 탄소 함량의 증가가 protective한 녹 층(FeS)의 adhesion을 증가시킬 것으로 생각되며 이는 탄소의 함량이 높은 시편에서 기지와 계면 사이에 높은 탄소 함량이 관찰된 TEM의 분석결과로 확인하였다.

성능/효과

1. 3.5%NaCl-침지실험 결과에서 Mn의 영향은 내식성 향상에 도움을 주었으며 첨가량의 증가에 따라 더욱 효과적이었다. 또한 Mn 첨가강에 Cr이 첨가된 경우 더욱 내식성을 향상시킨 결과를 나타내었다.
2. 인공해수-침지실험 결과에서 Mn의 첨가가 내식성을 향상시키지 못하였지만 Mn-Cr이 첨가는 내식성을 향상시켰다. Mn만 단독 첨가된 경우는 Mn의 첨가와 무관하게 물질의 이동을 억제하는 Si, Mg-calcareous deposit이 형성되었기 때문이다.
3. H₂S-침지실험 결과로부터 합금원소 Mn, Cr은 내식성을 저하시켰다. 그러나 크롬과 Mn의 첨가 여부와 무관하게 탄소의 함량이 높은 경우 시간에 따라 부식 속도가 감소되는 경향을 보여주었으며 이는 침지 실험 결과 탄소 함량이 높은 시편에서 adhesive 녹 층이 관찰된 결과와 일치 하였다.
3은 침지 실험중 기지로부터 박리된 녹 층의 XRD 결과를 나타낸 그림으로 결정상은 관찰되지 않았다. 그러나 EDS로 성분 분석 결과 이들 녹 층은 Fe, O로 구성되었으며 첨가 원소 Mn, Cr에 따라 이들 원소도 관찰되었다. 또한 부식속도에 영향을 미치는 미박리 녹 층에서 결정질 형태로 magnetite만 관찰되었지만 TEM의 분석 결과는 Fe-oxide (Fig.
H₂S-침지실험 결과로부터 합금원소 Mn, Cr은 내식성을 저하시켰다. 그러나 크롬과 Mn의 첨가 여부와 무관하게 탄소의 함량이 높은 경우 시간에 따라 부식 속도가 감소되는 경향을 보여주었으며 이는 침지 실험 결과 탄소 함량이 높은 시편에서 adhesive 녹 층이 관찰된 결과와 일치 하였다. 탄소에 의한 녹 층의 결합력 증가는 녹 층 기지 계면에 탄소의 함량이 높은 층에 의해 FeS의 결합력을 증대시키기 때문이다.
이는 이들 부식 속도가 계면에서의 반응 속도보다는 녹 층에서의 이동 속도에 지배를 받음을 나타낸다. 또한 망간, 크롬의 첨가 그리고 농도가 증가함에 따라 부식 속도가 감소하였으며 특히 망간 보다는 크롬이 부식 속도 감소에 효과적임을 알 수 있었다. Fig.
그러나 EDS로 성분 분석 결과 이들 녹 층은 Fe, O로 구성되었으며 첨가 원소 Mn, Cr에 따라 이들 원소도 관찰되었다. 또한 부식속도에 영향을 미치는 미박리 녹 층에서 결정질 형태로 magnetite만 관찰되었지만 TEM의 분석 결과는 Fe-oxide (Fig. 5) 이외에 비정질의 Mn-oxide와 Fe-Cr-oxide이 추가적으로 존재함을 보여주었다. 또한 Mn, Mn+Cr의 첨가가 미박리 녹 층 두께를 증가시켰다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

염수 및 Sour gas환경에서 고 망간강의 내식성에 미치는 합금원소 Mn, Cr의 영향
Effects of alloying elements(Cr, Mn) on corrosion properties of high manganese steel in 3.5% chloride environments and sour gas environment 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

염수 및 Sour gas환경에서 고 망간강의 내식성에 미치는 합금원소 Mn, Cr의 영향 Effects of alloying elements(Cr, Mn) on corrosion properties of high manganese steel in 3.5% chloride environments and sour gas environment 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

염수 및 Sour gas환경에서 고 망간강의 내식성에 미치는 합금원소 Mn, Cr의 영향
Effects of alloying elements(Cr, Mn) on corrosion properties of high manganese steel in 3.5% chloride environments and sour gas environment 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper