해양플랜트용 스테인레스 강 소재의 팩 크로마이징 공정에 의한 성능 향상 기술 연구

Abstract

A Study on performance improvement technology by pack chromizing process of stainless steel material for offshore plant

Kim, Seong Tae Department of Ship and offshore Plant Convergence Graduate School of Korea Maritime and Ocean University

Abstract Currently to make up for exhausting energy supplies, deep water drilling and mining of crude oil and gases are being carried out. In the case of deep-water drilling/mining, there are attempts by the World Corrosion Association to improve problems of corrosion that is emerging in the equipment and plumbing material being used. Through attempts such as seminars, they are researching stronger material and improved surface treatment to prevent seawater corrosion. Stainless steel is known to be strong against corrosion, however when the chromium oxidation film that is formed on the surface of the steel is damaged, ‘Pitting Corrosion’ may occur causing serious problems, which is why offshore plants are avoiding using stainless steel as a material. Therefore, carbon steel, which is only affected by simple corrosion, is being used with periodic substitutes rather than using stainless steel as material. Although by doing this, a large amount of loss in costs is occurring. In order to prevent corrosion of stainless steel and carbon steel, research on applying Pack Chromatizing Surface Treatment to prevent seawater corrosion needs to be carried out. Pack Chromatization method involves chrome penetrating the metal surface, where the chrome can then combine with the ingredients of the base material to form a new alloy layer. In the process of forming the alloy layer, by filling the absence of the crystal structure on the metal’s surface, it prevents the infiltration of other matters which prevents corrosion. As the surface layer will be made up of 80% chrome layer, resistance against corrosion will further be strengthened. Also, the alloy layer with chrome and carbon combined will be carbonized, causing high levels of hardness making for excellent wear resistance. Therefore, offshore plant parts with corrosion and wear resistance supplies can be made possible through the aforementioned methods. Particularly, for valves that require corrosion and wear resistance these methods are very suitable and can further cut costs and create reliability in equipment costs. As a result, I am looking forward to great results in the field of Offshore Plant Material Part development and I am sure that the aforementioned methods will have a big impact on the offshore plant industry. |해양플랜트용 스테인레스 강(Stainless steel) 소재의 팩크로마이징 공정에 의한 성능 향상 기술 연구

김 성 태 한국해양대학교 해사산업대학원 조선해양플랜트융합학과

초 록

고갈되어가는 에너지를 수급하기위해 심해에서 시추를 하고 원유 및 가스를 채굴하고 있는 시정임. 이렇게 심해에서 채굴을 함에 있어 사용되고 있는 장비 및 배관재의 부식이 대두되고 있어 이를 개선하기위해 세계 부식협회 등에서 많은 세미나를 개최해서 해수 부식에 강한 소재 및 표면처리 방법을 연구하고 있다. 부식에 강하다고 알려진 스테인레스강의 경우 표면에 형성되어 있는 크롬산화 피막이 손상되는 경우 공식(Pitting Corrosion) 현상이 발생하여 심각한 문제를 초래할 수 있어 해양 플랜트용 소재로 사용이 기피되고 있는 현실이다. 이에 단순 부식이 진행되는 탄소강을 사용하고 있어 주기적인 교체로 인한 많은 원가 손실이 발생하고 있다. 스테인레스강과 탄소강의 부식방지를 위해 본 연구를 통해 팩크로마이징 표면처리를 적용해 해수 부식에 견딜 수 있는 방법에 도달하고 져 한다. 팩크로마이징 공법은 크롬을 금속 표면에 침투시키는 기술로 크롬이 금속 표면에 들어가 모재의 성분과 결합하여 새로운 합금층을 형성시킨다. 합금층을 형성하는 과정에 금속의 표면에 결정구조의 공백을 메워주므로 다른 물질의 침투를 막아 부식을 막아주며 표층에 80%이상의 크롬층이 형성됨으로 부식에 더욱 강해진다. 또한 크롬과 탄소가 결합된 합금층이 크롬 카바이드화 되어 높은 경도를 나타내어 내마모성이 아주 탁월해진다. 그러므로 내부식성과 내마모성을 갖춘 해양플렌트용 부품 공급이 가능하게 된다. 특히 내부식성과 내마모성이 요구되는 밸브에 아주 적합한 공법이 되어 원가 절감 및 설비의 신뢰성확보에 큰 영향을 미칠 것으로 판단 된다. 따라서 해양플랜트 소재 부품 분야에 큰 성과가 기대되며 해양플랜트 산업 발전에 크게 기여할 것으로 생각한다.