검색 상세

LiBr 수용액 내 탄소강의 국부 부식 깊이의 통계적 분석

Statistical Analysis of Pitting Corrosion Depth of Carbon Steel in LiBr Aqueous Solution

  • 남영광 (Nam, Young Kwang, 서강대학교 일반대학원)

초록/요약

LiBr 수용액을 흡수제로 사용하는 흡수식 냉동기의 고온 재생기의 전열관 내에서는 탄소강 부식이 발생한다. 2중 효용 방식보다 COP가 뛰어난 3중 효용 방식에서 고온, 고농도의 LiBr 수용액을 사용하기 때문에 그러한 부식은 더욱 심화된다. 특히, 깊은 국부 부식은 기기의 내구성을 급격히 저하시킬 수가 있으므로 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2중 효용 흡수식 냉동기의 운전환경인 150℃와 3중 효용 흡수식 냉동기의 운전환경인 200℃ 조건에서 몰리브덴산리튬(Li2MoO4)을 부식억제제로 첨가하여 시간에 따른 경향과 온도, 부식억제제 농도에 의한 국부 부식 깊이 억제 효과를 알아내기 위한 실험을 하였다. 탄소강의 국부 부식인 공식의 깊이를 관찰하기 위하여 실험 후에 전계방사형주사전자 현미경을 사용해 각 시편에 나타난 국부 부식의 깊이를 측정하였다. 부식에 영향을 주는 요인에 대한 분석을 한 후에, 통계적 기법을 활용하여 시편과 다른 면적에서 발생할 최대 국부 부식 깊이 예측을 하였다. 통계적 기법으로 GLD(이하 Generalized lambda distribution)를 사용하여 실제 전열관에서 발생할 것으로 예측되는 최대 국부 부식 깊이를 추정하였다. 이 과정에서 GLD방법 선정을 위한 적합도 검정(Goodness of fit), GLD모수 추정을 위한 부트스트랩 시뮬레이션(Bootstrap simulation), 그리고 면적 계수(Surface coefficient)를 적용한 몬테카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo Simulation)이 수행되었다. 부식에 영향을 주는 요인의 영향을 분석한 결과, 150℃, 300ppm조건, 200℃, 300ppm조건, 200℃ 500ppm조건에서 500시간부터 3000시간까지 시간이 국부 부식 깊이에 미치는 영향은 거의 없었다. 국부 부식 깊이는 250시간부터 500시간 사이 동안 성장하는 경향을 보이고, 그 이후부터는 일정하게 유지되는 듯 보였다. 온도 차이가 국부 부식 깊이에 미치는 영향은 150˚C와 200˚C를 비교하였을 때 5\mu m 이내로 적다. 부식억제제의 투입 여부에 의한 국부 부식 깊이 억제 효과는 농도 차이에 의한 효과보다 우수했고, 300ppm과 500ppm의 억제 효과를 비교하였을 때 500ppm의 억제 효과가 뛰어났다 통계적 기법을 적용한 결과, 200RT급 3중 효용 흡수식 냉동기의 전열관에서 실제로 발생할 최대 국부 부식 깊이는 실험에서 측정한 시편의 최대 국부 부식 깊이에 비하여 약 1.3~1.4배 깊을 것이라고 예측되었다. LiBr 수용액에 부식억제제(Li2MoO4)가 투입되었을 때 탄소강에 발생하는 국부적 부식의 깊이를 시간과 온도, 부식억제제 농도에 따라 분석하고 통계적 기법을 적용하여 실제 기기에서 발생할 최대 국부 부식 깊이를 예측함으로써, LiBr 수용액을 사용하는 흡수식 냉동기에서 발생하는 국부적 부식의 깊이에 영향을 미치는 요인에 대한 중요한 정보와, 통계적 시뮬레이션이 LiBr 수용액 내 탄소강의 부식연구에 유용하게 적용되는 사례를 제공할 수 있다.

more

초록/요약

The corrosion on carbon steel occurs at the actual heat transfer area of HTG in the triple-effect absorption chiller. The corrosion problem will be more severe than the double-effect ones because of the higher temperature and the higher inhibitor concentration it utilizes. In particular, the durability of the absorption chiller would be more affected by the severe local corrosion than the general corrosion. In this study, experiments were performed at 150℃, and 200℃ at intervals of regular hours with Li2MoO4 added as an inhibitor and the surface of a specimen was measured by FE-SEM to investigate the depth of pitting corrosion, a type of local corrosion. After the analyzes to reveal the effects of time on pitting corrosion and the inhibitory effects of factors such as temperature and inhibitor concentration, statistical techniques were used to predict the maximum depth of pitting corrosions that would occur at a surface area of a size different from the surface area of the specimen. As a statistical technique, the GLD was used, and goodness-of-fit tests for selecting a GLD method, bootstrap simulations for estimating GLD parameters, and Monte-Carlo simulations using a surface coefficient were performed. As a result of the analysis, there was little influence of time from 500 hours to 3000 hours on the pitting corrosion depth. The pitting corrosion depth tended to increase to 250 or 500 hours, after which it remained constant. The effect of temperature difference on pitting corrosion depth is less than 5\mu m when comparing 150℃, and 200℃. The effect of suppressing the pitting corrosion depth by the presence or absence of the corrosion inhibitor was superior to that by a difference in concentration. As a result of applying the statistical technique, it was predicted that the maximum pitting corrosion depth likely to occur in the actual heat transfer area of the 200RT triple-effect absorption chiller would be about 1.3 to 1.4 times deeper than that occurs in the specimen measured in the experiment. The results of the present study are expected to provide important information about the factors affecting the depth of local corrosion occurring in the absorption chillers using LiBr aqueous solutions, and that statistical simulations can be usefully applied to corrosion studies of carbon steel in LiBr aqueous solutions.

more
반출 Meta View 목록