초록 ▼

Ⅰ. 제 목 부유구조물의 방식과 수명연장 기술 개발 Ⅱ. 연구개발의 목적 및 중요성 - 인구의 증가 및 육상자원의 고갈에 따라 해양공간 이용을 위한 해양부유구조 물이나 해양자원의 개발이 세계적인 추세 - 해양환경에 견디는 적절한 소재의 선정 및 개발, 부식속도에 따른 최적 방식설 계, 부식 monitoring 기술, 수명예측, 그리고 설비구조물의 건설 및 설비의 보 수유지와 안정성 확보를 위한 평가 및 수중 비파괴 검사기술의 개발이 필수적 - 초대형 해양구조물의 특성상 보수를 위한 docking이 불가능하고, 구조물의 초 장수명이

Ⅰ. 제 목 부유구조물의 방식과 수명연장 기술 개발 Ⅱ. 연구개발의 목적 및 중요성 - 인구의 증가 및 육상자원의 고갈에 따라 해양공간 이용을 위한 해양부유구조 물이나 해양자원의 개발이 세계적인 추세 - 해양환경에 견디는 적절한 소재의 선정 및 개발, 부식속도에 따른 최적 방식설 계, 부식 monitoring 기술, 수명예측, 그리고 설비구조물의 건설 및 설비의 보 수유지와 안정성 확보를 위한 평가 및 수중 비파괴 검사기술의 개발이 필수적 - 초대형 해양구조물의 특성상 보수를 위한 docking이 불가능하고, 구조물의 초 장수명이 요구되기 때문에 기존의 방식방법 및 감시장치의 개선이 필요 - 최적 방식설계를 위한 해양구조물 재료의 해양환경-유속, 수심, 수온, 용존산 소, 염도, 오염도, 부착생물 및 미생물 등-에 따른 부식특성 및 부식속도평가 - 해수 비말대부위의 피복방식을 위한 고내식성 합금재료의 개발 - 해수 비말대부의 방식코팅을 위한 금속 및 유기코팅을 위한 열용사 공정개발 및 특성평가 - 선진 방식기법의 적용사례 및 방식 기초 기술 연구 - 용접부 및 취약부위에서 발생하는 결함을 탐지하는 수중 비파괴검사 기 법 개발 - 해양구조물의 임계결함 크기 측정을 통한 안전성 진단과 피로수명예측 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 ◇해양구조물의 음극방식 기술 개발 - 해양구조물의 부식유형 및 부식 특성 연구 - 재료별 환경별 적정 방식전위 및 방식 소요전류 측정법 개발 - 선진 방식기법의 적용사례 및 기술분석 - 적정 방식설계를 위한 설계기법 연구 - 음극방식용 재료 및 기자재 개발 ◇해양구조물의 코팅방식 기술 개발 - 선진국의 코팅방식 규격, 기술 및 현황 분석 - 건조 예정 BMP 구조물의 코팅방식 시스템 설계 상세 지침서 작성 - 고내식성 고분자 열용사 코팅기술의 확립 - 금속 용사코팅 기술 연구 및 성능평가 - 중방식 코팅시스템의 내구성 평가기법 분석 ◇해수용 고내식재료 개발 - 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 현장적용 가능성 평가 - 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 고온특성 평가 - 고강도 저가 마르텐사이트계 16Cr- 5Ni- 0.05C계 내식강 개발 - 마르텐사이트계 내식강의 tempering 특성 및 내식성 평가 - BMP용 소재 DB 구축 및 website 구축 ◇해양구조물의 수중 결함탐지기술 개발 - 자분탐상법을 이용한 해양구조물의 결함탐지 기술 개발 - 초음파를 이용한 해양구조물의 부식측정 기술 개발 - 음향방출법을 이용한 해양구조물의 on- line monitoring 기술 개발 Ⅳ. 연구개발결과 - 선진 방식기법 기술분석 및 적용사례 분석을 통하여 음극방식 설계기법을 확 립하였으며 이를 응용한 계산 프로그램을 개발 하였다. - 방식 소요전류밀도 측정장치를 개발하여 BMP 설치 해역에서의 측정결과 방식 소요전류밀도는 초기 100 mA/m2의 값을 나타내었다. - 강제 전류법에 의한 음극방식에 적용되는 Pt- Ir 계 귀금속 산화물 코팅에 의한 불용성 양극제조 공정을 개발하였다. - 복합 음극방식 시스템을 개발하였으며, 음극방식전류는 희생양극에서 발생하는 전류와 외부전원에 의한 전류의 합으로 나타났다. 따라서 외부전원 전류에 의 해 희생양극의 수명 연장이 가능하였다. - 30 x 22 x 1.8 M 의 침수부를 갖는 BMP pilot plant의 음극방식을 위한 희생 양극의 소요량은 Al 양극을 사용하였을 때 약 6,700 kg 이 필요하며 수명 30 년 이상이 가능한 것으로 계산되었다. - 선진 해양국의 코팅방식 규격 및 지침서, 적용사례 등을 분석을 통한 한국형 BMP용 도장시스템을 제안하였다. - 고분자 열용사 코팅법을 이용하여 내식성, 내마모성 및 내충격성이 매우 우수 한 열가소성 PE계 고분자 코팅층을 얻었다. - Arc spray 금속 용사 코팅법에 의해 밀착력(10 MPa)이 우수한 고내식성 Al 코팅층 제조하였다. - 여러 가지 평가기법의 비교 분석결과에서 부식전류 측정법 및 분극저항 측정 법이 도장강판의 열화를 모니터링하는데 유용한 방법?을 상용 오스테나이트계 고내식강들과 비교한 결과 가장 우수한 내식성을 갖는 것으 로 확인되어 해상 플랜트의 핵심부품소재로 사용할 수 있는 신뢰성있는 재료 임을 입증하였다. - 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 최적 열간 성형조건을 구하기 위해 고온 압축시험을 실시하였으며 성형온도, 성형속도 및 성형압력의 상관관계를 나타 내는 유동응력 방정식을 도출하였다. - 저가의 마르텐사이트계 16Cr-5Ni-0.05C 스테인리스강을 제조하여 기존의 상 용 스테인리스강과의 특성 비교를 한 결과 우수한 기계적 특성 및 내식성을 지니는 것으로 확인되어 졌으며, 기존의 석출경화형 스테인리스강이나 마르텐 사이트계 스테인리스강을 대체할 수 있는 합금으로 기대된다. - BMP용 소재의 DB 구축을 목적으로 담수화 설비, 소각로 설비, 해수용 접합재료 별로 data를 수집하였으며, 최종적으로 internet website 형태의 DB를 구축하였다. - 대형수조와 잠수장비를 이용하여 수중 자분탐상시험을 수행하였으며 자분의 선정, 자화 및 검사조건을 확립하였다. - 검사자의 잠수능력과 해양부착물에 대한 전처리가 만족된다?수중 자분탐상 시험의 적용은 가능하다. - 집속탐촉자를 이용한 초음파탐상 기법이 개발되었고, 시험편의 잔존두께를 성 공적으로 측정하였다. - 피로균열에 기인한 해양구조물의 사고를 감시할 수 있는 방법으로 음향방출시 험이 실용화될 수 있음을 증명하였다. Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 - 해양 구조물의 음극방식 설계 및 시공 - 최적 양극소요량 산출 및 양극수명 예측 - 해양구조물의 수명연장 및 안정성 확보 - 고내식 장수명 열용사 코팅의 해양구조물에 적용 - 선진 코팅방식 규격분석을 통한 자체규격 마련 - 해양구조물용 중방식 코팅의 열화도 평가 - 기존의 SR-50A의 고온특성 및 내식성 평가를 통한 현장적용 가능성 확인 - 저가 고강도 마르텐사이트계 내식강 개발 - BMP용 소재의 DB 구축 - 현장조립 또는 사용중 발생되는 결함의 평가와 이의 유지보수 - 사용중의 해양구조물의 부식측정 - 용접부 등 응력 취약부위의 결함발생 감시

Abstract ▼

Ⅰ.TITLE Protection and enhancement of long- time durability technology for marine structure Ⅱ.OBJECTIVES AND IMPORTANCE - It is worldwide trend to construct a large floating marine structures used to obtain ocean resources and its special purpose is shown recently due to the lack of resources from

Ⅰ.TITLE Protection and enhancement of long- time durability technology for marine structure Ⅱ.OBJECTIVES AND IMPORTANCE - It is worldwide trend to construct a large floating marine structures used to obtain ocean resources and its special purpose is shown recently due to the lack of resources from the land with an increase of population. - For the ocean environment, it is necessary to chose and develop most proper materials system. Also, need to develop most efficient protection design technology according to the speed of corrosion, corrosion monitoring technology and life prediction. Moreover, the development of evaluation and nondestructive technology for the repair maintenance and the safety for the marine structures are needed. - Conventional protection method and monitoring system need to be improved since the docking is impossible and the long life is required for a large sized floating marine structures. - Most efficient protection method need to be developed since the corrosion rate on offshore structures in seawater is dependent on the flow rate of seawater, depths, temperature, dissolved oxygen, salinity, pollution, biofouling and microbial corrosion. - Coating technology with super corrosion materials in the splash zone need to be studied. - The thermal spray technology is needed in the metallic and organic coating for the protection coating in the splash zone. - The protection technology in the developed nations need to be studied in depth and corresponding basic research need to be performed. - Development of NDT technology that detects the defects in the welded as well as other weak areas is necessary. The technology also needs to examine the safety and predict the fatigue life. Ⅲ.CONTENTS AND SCOPE 1. Development of Cathode Protection Technology - Study of corrosion behaviors and characteristics for marine structures - Evaluation of corrosion rate by electrochemical and other techniques - Literature survey and technical analysis of the cathode protection techniques of developed nations - Design technology for appropriate corrosion design - Development of cathode protection materials and relative equipments 2. Development of Coating Protection Technology - Technological analysis and application cases of advanced coating methods for offshore structures. - Preparation of detailed coating protection system for proposed BMP. - Establishment of thermal spray technology with high corrosion resistance polymer - Study and evaluation of metallic thermal spray technology - Analysis of durability evaluation technology for extra protective coating system 3. Development of corrosion resistance materials for marine application - Evaluation of the applicability for SR-50A - Study on the high temperature formability, mechanical properties, high temperature phase stability of SR- 50A super stainless steel. - Development of new martensitic stainless steels for marine structures and tempering characteristics of martensitic 16Cr- 5Ni- 0.05C stainless steel - Evaluation of tempering characteristics and corrosion resistance for martensitic stainless steels - Establishment of Data base for BMP materials and website 4. Development of underwater defects detecting technology for marine structures -Development of magnetic particle testing techniques for marine structures - Development and testing of ultrasonic inspection techniques to measure the thickness of corrosion for marine structures - Study of acostic emission technology to establish on-line monitoring of crack propagation in marine structures. Ⅳ.RESULTS - Corrosion behaviors in seawater have been investigated through a literature survey for long life durability of the marine steel structure, where severe corrosion environment, especially at splash zone, has influence on the life of its structural materials. Cathode protection design technology is developed accordingly. - Device for the measurement of protection current density is developed and the current in the BMP establishment area was measured to be 100mA/m2 - The splash zone is typically maintained applying paint/coating systems and the area below seawater, which is submerged, is typically maintained utilizing painting together with cathodic protection. - Thermal spray coatings of organic and metallic systems were performed on a mild steel substrate to build a protective coating layers. The most corrosion resistant system is flame or arc sprayed aluminium coating, giving a good corrosion resistivity. - Simulation tests for corrosion protection of marine structural materials have been performed with a BEASY- CP software and experience formulae. - Corrosion properties of SR-50A super stainless steel was compared with foreign super stainless steels. SR-50A super stainless steel has superior corrosion properties, especially in pitting and crevice corrosion, to other steels. - A flow stress equation showing the relations among forming temperature, forming rate and stress was obtained after high temperature compression test. - Total 6 phases(sigma, chi, M23C6, M6C, Cr2N, AlN) were detected during 900 aging up to 168 hours and the addition of nitrogen retarded coarsening of second phases and promoted uniform distribution of second phases. - Martensitic 16Cr-5Ni-0.05C stainless steels developed in this study showed superior corrosion properties to those of commercial martensitic or precipitation- hardenable stainless steels. - Tempering characteristics of new martensitic stainless steels were investigated with particular attention being paid to the effect of alloying element(Nb and V) and reversion of austenite. - For database of BMP materials, internet website program was developed. [http://icomm.kimm.re.kr/~bmp/index.html] - The technology, developed from the magnetic test in the water, under the detection condition, detection procedure, and magnetism have been established. - Application of magnetic inspection under water is possible if the conditions such as removal technology of marine growth, proper facilities, and diving capability of inspector are fully satisfied. - Ultrasonic inspection technique using a focused transducer was developed and residual thickness was measured on eight specimens. - It is shown that acoustic emission techniques can provide practical alternatives to present methods being used for inspection of marine structures undergoing structural degradation due to fatigue crack growth. Ⅴ.APPLICATION OF RESULTS - Cathodic design and building of marine structures - Calculation of most efficient amount of anodes and the prediction of its life - Monitoring of marine structures under corrosion - Evaluation of high temperature properties of super austenitic stainless steels - Development of martensitic stainless steel for marine service - Database for BMP materials - Establishment of longer life and the safety for offshore structures. - Nondestructive testing in order to detect and evaluate defects from the marine structures - Corrosion detection and evaluation in marine structures - Detection and monitoring of cracks in marine structures by acoustic emission

목차 Contents

• 요 약 문...4
• SUMMARY...8
• CONTENTS...13
• 목 차...15
• 제 1 장.서론...17
• 제 1 절. 연구개발의 필요성...17
• 제 2 절. 연구개발의 범위...18
• 제 2 장.국내외 기술개발 현황...20
• 제 3 장.연구개발수행 내용 및 결과...48
• 제 1 절. 해양구조물의 음극방식 기술 개발...48
• 1. 해양 강구조물의 부식특성...48
• 2. 해양 강구조물의 방식기술...76
• 3. 음극방식 요소기술 개발...91
• 4. 음극방식 설계기술 개발...121
• 5. 결 론...138
• 제 2 절. 해양구조물의 코팅방식 기술 개발...140
• 1. 도장법에 의한 코팅방식...140
• 2. 열용사에 의한 코팅방식...173
• 3. 금속 용사코팅 방식기술...215
• 4. 중방식용 코팅재의 내구성 평가기법 개발...236
• 5. 결 론...251
• 제 3 절. 해수용 초내식강 개발...254
• 1. 슈퍼 오스테나이트계 내식강의 고온특성...254
• 2. 마르텐사이트계 내식강 개발...283
• 3. BMP용 재료의 데이터베이스 구축...317
• 4. 결론...345
• 제 4 절. 해양구조물의 수중 결함탐지 기술 개발...349
• 1. 수중 자분탐상시험 기술 개발...349
• 2. 수중 초음파탐상시험 기술 개발...383
• 3. 수중 음향방출시험 기술 개발...404
• 제 4 장.연구개발목표 달성도 및 대외기여도...424
• 제 1 절. 평가 착안점...424
• 제 2 절. 세부 연구개발 목표 및 실적...425
• 제 5 장.연구개발결과의 활용계획...429
• 제 1 절. 연구결과의 활용계획...429
• 제 2 절. 향후 추가연구의 필요성...430
• 제 6 장.참 고 문 헌...431