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MATERIAL SELECTION FOR CORROSION CONTROL
지금까지 번역내용입니다
1.CORROSION이란?
주변환경에의한 화학적인 금속부식, 주변온도에서의 철의녹, 고온에서의
철의 스케일링, 주물의 graphitization 스텐레스스틸의 PITTINGS,
시멘트의 부식.
1)CORROSION COST
GNP의 3%내지 4%해당하며 이중 15-20%는 부식컨트롤을 통해 비용을
줄일 수 있다고 예상함.
2)CORROSION결과
환경오염발생, 프랜트 생산중단
3)CORROSION으로인한 사고
상상할 수 없는 피해, 인간의생명을 앗아간다
2.금속산화(OXIDATION OF METAL)
1)산화필름 40NM - 500NM : 색갈로 구분, 빛의파장보다 작은경우 구분불가.
2)산화메카니즘:
3)산화에 따른 금속분류
LINEAR OXIDATION METAL
VOLATILE OXIDATION METAL
PARABOLOC OXIDATION METAL
LOGARITHMIC OXIDATION METAL
NOBLE METAL
3.화학전기분해원리
1)FREE ENERGY CONSIDERATION
2)ELECTROMOTIVE FORCE VALUES
3)NERNST EQUATION
4.부식을 일의키는 요소
5.PASSIVITY
6.부식상태의 검사및 모니터링
NONEFERROUS ALLOY
5.NICKEL ALLOY
고가이나 내식성우수하고, 고온에서 잘견디므로 화학장치,
석유화학프랜트, 발전소, 항공산업 가스터빈, 해상장치물, 자동차
산업등에 두루사용되고 있슴.
용도별 닉켈사용량
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STAINLESS STEEL 57%
NICKEL BASE ALLOY 13
COPPER BASE ALLOY 2.3
PLATING 10.4
ALLOY STEEL 9.5
FOUNDRY PRODUCTS 4.4
NICKEL ALLOY NAME
USED BY MANUFACTURERS AND SAMPLE
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1)99% NICKEL:
UNS N02200 N02201, COMMERCIALLY PURE NICKEL 200, 201
2)50% T0 99%
UNS N04400(MONEL400) N10665(HASTELLOY B-2) N06022
(HASTELLOY B-22) N06600(INCONEL 600)
3)30% TO 50%
UNS N08800(INCOLLOY 825) N06985(HASTELLOY G-3)
HIGH NICKEL ALLOYS
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Alloy Designation(United Numbering System, UNS N02xxxx)
N02xxx Pure Nickel(with specified impurity limits)
N03xxx Pure Nickel, Precipitation-hardenable or
Dispersion-strenghtened
Nickel Alloys, Grouped by alloying Elements
N04xxx Copper(Monel and casting alloys)
N05xxx Copper(Precipitation-hardenable alloys)
N06xxx Chromium(Hastelloy, Nichrome, Inconel)
N07xxx Chromium(Precipitation-hardenable alloys)
N08xxx Iron n chromium(Carpenter, Incoloy, Haynes, Armco)
N09xxx Iron n chromium(Precipitation-hardenable alloys)
N10xxx Molybdenum(Hastelloy)
N13xxx Cobalt(with Cr. Mo. W,Precipitation-hardenable alloys)
순수니켈(Commerciall pure, alloy 200, 201)
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1)다양한 농도의 알카리라인과 다양한 온도의 가성용액의 증발시스템
에서 사용됨.
2)alloy201은 50%이상의알카리 용액, 320도 이상의 온도에서 사용됨
3)가스상태의 암모니아에서는 변화하지 않지만 Ammonium
hydroxide에서는 견디지 못한다
4)Alloy200은 강한 활성을가진 소금물, 다양한 염화물에도 잘 견딤.
5)alloy200,201은 다양한 형태로 공급되고 있슴. Bar, Strip,Plate,Rod
Tube, Wire, Casting형태로 존재하고 Max 1040도C까지 사용함.
6)Nickel은 Iron, Steel과 잘 융화함으로 Lining,Plating, Cladding작업이
매우 쉽고, 열평창계수가 Iron과 비슷해서 비싼 비용을 줄이기 위해
철과함께 Cladding형태로 Vessel용기로 제작 사용됨.
7)Nickel의가공및 이음은 철과 비슷해 용접이 자유롭고 석출경화로
열처리방법을 사용 경도를 높힘. 용접시 예열 불필요, 용접시 연성 강도가
변하지 않음. 후판용접시 산소 아세칠렌 용접이 가능하고 필러는 모재와
동일한 화학성분을 가져야함. Cladding용접은 Steel과Nickel을 별도로
용접해야함. 니켈은 철과 용접하는 경우 부식이 심할 수 있으므로 주의
닉켈과 구리합금강(NICKEL-COPPER ALLOYS)
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1)순수닉켈보다 합금이 더 부식에 강함. 그러나 부식율(Corrosion Rate)은
더 높으므로 가성용액 증발기나 응축기에는 사용하지 말 것.
2)해수에 매우강함(담수화플랜트).
3)92%Hydrofluoric Acid에서 섭씨110도까지 견딤
4)염화물에서 견디는 정도는 순수 니켈과 비슷하나 구리가 가격이
싸므로 순수니켈 대용으로 사용됨.
5)Alloy 400은 상온에서 황산용액은 80%까지, 염산용액은 20%까지 견딤
6)Alloy 400은 인장강도, 항복점이 Alloy 200보다 매우 강한 반면
내부식성은 순수니켈과 거의 비슷함. 기계적성질이나 내부식성은
섭씨-100도에서 600도까지 변하지 않음. 상온에서 자성체이나 섭씨50도
에서 비자성체로 변함 7)Alloy400은 열처리불가하나 알미늄 2-3%만
첨가하면 열처리 가능함.
8)Monel K500 열처리가능함. Brinnell Hardness 160에서 300까지
올릴수 있슴
9)Monel 400에 Si를 2-4%첨가하면 내부식성 변화없이 Casting이
가능한 Casting Monel S-monel이됨
10)Monel Alloy의 용접방법은 닉켈과 비슷함. 산소아세칠렌,
가스shield arc웰딩
닉켈 크롬합금(Nickel Chromium Alloys)
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UNS N06600 Inconel600, 60-80%닉켈 13-25%크롬
닉켈크롬합금은 순수닉켈 보다 산화조건에 강함.
1)가성소다, 암모니아,수산화암모니아,수산,염화미그네숨 취급
공정에 사용됨2 )N06601 Inconel 601, 알미늄추가,용도:
Industrial Furnace, Heat Treatment, Gas Turbine부품.
3)N06617 Inconel 617, 알미늄, 크롬, 코발트, 몰리브데늄 합금,용도:
Gas Turbine, 화학공정장치, 열처리용장치
4)NO6625(Inconel625), 크롬, 몰리브데늄, 니오비움합금,
Pitting & Crevice 부식에 강함,염소이온, 염화수소용액 상온에서도 질견딤,
해수및 모든종류의 유기산에 사용가능함. 용도: 화학공정,항공기,오염
방지장치, 원자로반응기
5)N007718(Inconel718) 섭씨700도까지 잘견디는 침적급냉열처리
가능한 합금 용도:가스터빈,로켓트모터, 핵원자로, 펌프, 그리고
TOOL로 사용됨
6)N07750(Inconel x-750) 알미늄, 티타늄추가로 침적급냉 열처리가능,
인코넬 718과 용도가 비슷함, Inconel-751과 750은 비슷한 성능이나
더높은 알미늄함양 때문에 열처리경도를 훨씬 더 높힐 수 있슴, 용도:
주로 터빈의 연소기 내부 부품으로 사용함, 높은 온도에 내화학성
내마모성이 우수함.
7)N07754(Inconel MA754), 기계적특성이 우수한 합금강,매우 높은
온도, 고강도 내부식용도로 사용함, 용도: 가스터빈베인, 매우 열악한
환경 조건에서 서비스 가능.
8)N006690(Inconel690) 30%크롬, 70%닉켈합금강으로 질산, 불산
용액 취급용도로 사용함. 핵발전소의 수압반응기에 스팀제너레이터
용으로 개발됨. 대부분의 닉켈 크롬합금강 가공성 용접성 조립성은
니켈이나, 니켈구리합금강과 비슷함.
9)N07xxx(Nimonic alloys of Inco Alloys International) N07090(Nimonic 90)
N07105(Nimonic 105) N07115(Nimonic 115) N007263( Nimonic 263)
매우고가의 합금강으로 고온에서 정밀치수를 요구하는 제품에 사용함.
용도: 블레이드, 샤프트, 디스크에 사용함, 핵발전소, 드래곤원자로에 주로
사용함
10)N08800(Incoly800) 30-35%닉켈,19-23%크롬, Min.39.5%철로 Sheet, Rod,
Plate, Strip,Tube, Pipe형태로 구할 수 있슴.
11)N08810(Incoloy 800H) N08811(Incoloy 800HT) 인콜로이802,807에서
소량의코발트,텅스텐추가로 개량됨, High Creep-Rupture Strength.
12)N08825(Incoloy 825) 38-46%닉켈증가로 내부식성강화, 2.5-3.5%
몰리브데늄 추가로 염소이온내부식성 강화, 1.2%티타늄추가로 카본
침적을 줄임. 황산, 염산, 인산에 특히 강함, 용도:묽은 염산 황산에
강함. 인산에서는 비등점에서도 견디어냄. 공해방지, 핵연료가공,
오일 가스유전 파이프로 사용. 인산 황산제조시설
13)N09901(Ninomic 901) 45%Ni, 11-14%Cr,%-6.5%Mo, 2.8-3.1%Ti,
섭씨600도까지 잘견디고, 고강도이나 단조, 용접이 용이함. N09911
(Ninomic PE11) N09916(Ninomic PE16)은 작업성 용접성, 단조성이
개선된 제품임
니켈 몰리브데눔 합금(Nickel Molybdenum Alloy)
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닉켈 + 26-30%M0 + 2-7%Fe
1)N10001(Hastelloy B) 다양한 농도의 염산에서 견딜 수 있는 최초의 개발품
탄탈륨, 지르코늄과 대등한 내 부식성제품임,
용도:Non Oxidation Environment에 사용, 황산, 인산, 불산, 유기산에 사용함,
단 농도60%이상 황산을 끓이는데는 사용할 수 없슴, 질산, 크롬산,염소나 산화제
에는 약함. 비자성체임, 오스테닉 스테인레스스틸과 물성 비슷함, 정련Hastelloy B는
스텐레스 316보다 50%정도 인장강도, 경도, 항복점이 높음, 다양한 형태의 제품이
가능하며 열간 냉간폼밍하는데 많은 힘을 필요로 함.
2)N10665(Hastelloy B-2) Hastelloy B와 거의 비슷한 성질을 갖고 있으나 용접성을
개선한 제품임, 카본 실리콘 함양을 많이 줄임,
용도:부식성이 강한 염소알미늄촉매 핸들링, 안티모니크로라이드 촉매 핸들링, 염화
구리촉매 핸들링, 고온에서 내부식성이 우수해 석유산업, 석유화학에서 펌프,발브,
파이핑등에 많이 사용함,
니켈 크로미움 몰리브덴 합금(Nickel-Chromium-Molybdenum)
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니켈 모리브데늄합금에서 크롬을 추가하고 모리브덴을 줄임으로서 내산화성을
높인 합금강임.
1)N00625(Inconel 625)
모리브덴함량을 줄이는대신 크로미윰함량을 추가함으로서 내산화부식을
줄여 니켈 모리브덴의 결점을 향상시켰다. 해상선박용으로 많이 사용하고
특히 와이어로프, 프로펠러 날개, 해저통신케이블, 스팀라인 BELLOWS
용도로 많이 사용된다. 최근 개발된 625plus(Carpenter Tech. N07716)는
Inconel 718의 내부식성보다 우수하고 Age hardened열처리로
830Mpa(120,000psi)까지 올릴 수 있고 기존의 Alloy 625보다 성능이
향상된 합금강이디.
2)N10002(Hastelloy c)
1세대 Hastelloy C: Cast & Wrought Alloy 1930년대 개발
물리적 성질은 Hastelloy B와 스텐레스스틸과 비슷하나 내부식성이
B보다 우수하다.Austenitic, Non-Magnetic, 기계적특성은
Hastelloy B와 비슷하고 일반 카바이트 TOOL로 쉽게 가공되어진다.
용접후에는 반드시 열처리가 되어져야 한다. 열처리가 안되면
염소나 산화환경에서 부식에 매우 취약할 수 있다
3)N10276(Hastelloy c276)
2세대 Hastelloy C: Hastelloy C276, Low Carbon & Low Silicon
1950년대 개발
4)N06455(Hastelloy C4)
3세대 Hastelloy C: Hastelloy C-4, Ni-16Cr-16Mo, Improvement of C276 :1970
Hastelloy C276과 거의 비슷하나 고온에서 견딜수 있도록 0.7%Titanium 첨가함
5)N06022(Hastelloy C22)
내부식성 강화 Ni-22Cr-13Mo-3W-3Fe 현재까지 개발된 니켈합금강중 가장 내부식성
우수하다. 열에서의 안정도가 C276보다 매우 우수하다.
니켈 그롬 몰리 구리합금강(Nickel-Chromium-Molybdenum-Copper Alloys)
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1)N08825(Incoloy 825)
섭씨65도까지는 모든 농도의 황산용액에 사용할 수 있다. 60%용액은 77도(170F)
40%용액은 끓는 온도까지 사용가능하다. 질산용액인 경우 70%에서 끓는점까지 사용가능
2)N06007(Hastelloy G), N06985(Hastelloy G3), N06030(Hastelloy G30)
용도: Hydrofluoric Acid Services for Organic chloride, 할로겐을 제외한 다른
산용액과 끓는70%질산용액에 사용가능하다.
니켈 알미늄 니오비움 탄탈룸 티나니움 합금강(Aluminium-Niobium....)
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니켈합금강에서 부식은 카본함량이 결정적인 역할을해 내부 알갱이 부식을
유도한다. 아르곤 산소에 의한 비탄화 용융기술에 의거 카본함량을 줄일 수
있다.
니켈 슈퍼알로이(Nickel based Supper Alloys)
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극심한 기계적 스트레스, 고온서비스를 위해 2차대전이후 Turbosuperchargers,
Aircraft gas turbine engines을 위해 개발되어졌다
1)코발트 기본 슈퍼알로이
2)철 기본 슈퍼알로이
3)니켈 기본 슈퍼알로이
Some Selected Nickel Based Supperalloy:
Table 16.3
Some Common Nickel Alloys
Table 16.4
니켈알로이 가공성
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냉연가공상태에서는 아닐더상태보다 일반카바이트 툴로서 가공이 쉽다
용접성
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일반적인 용접절차를 통해 용접이가능하다.
1)SMAW, Stick Weding,
2)GMAW< MIG,
3)GTAW, TIG
알미늄합금(Aluminium and Its Alloys)
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알미늄은 마그네시움 베릴리움 다음으로 가장 가벼운 금속이다. 비중2.7(cf
철7.8, 구리8.8)로서 비철금속중에서 비중이 낮고 높으며 가공
방법이나 합금추가를 통해 강도를 높일 수 있는 비교적 가격이 저렴한
금속으로 가장 중요한 금속이다.
알미늄합금(Aluminium Alloy)
알미늄은 강도나 경도를 다른 금속을 추가함으로서나 냉간가공과 열처리를
통해 개선할 수 있다. 현재까지 인장강도가 687Mpa(99,600psi)까지 개발되어
있으며 부품의 요구조건에 따라 가장 저렴한 소재부터 가장비싼 소재까지
개발되어 다양하게 사용되어지고 있다.
1. Alloy Designations(Specification Codes)
1)Wrought and Cast Alloy
__________________________________________________________
Wrought Alloy Designations:
aluminium, 99.00% minimum or greater 1xxx
aluminium alloys grouped by major alloy
elements
copper 2xxx
manganese 3xxx
silicon 4xxx
magnesium 5xxx
magnesium and silicon 6xxx
zinc 7xxx
other element 8xxx
unused series 9xxx
Cast Alloy Designations:
aluminium, 99.00% minimum or greater 1xx.x
aluminium alloys grouped by major alloy
elements
copper 2xx.x
silicon with copper and/or magnesium 3xx.x
silicon 4xx.x
magnesium 5xx.x
zinc 7xx.x
tin 8xx.x
other element 9xx.x
unused series 6xx.x
_________________________________________________________
2. Temper Designation
_________________________________________________________
F as fabricated
O annealed
H strain hardened
W solution heattreated
T heat treated to produce stable tempers
other than F, O, H
_________________________________________________________
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