KR102324014B1 - Ballast sea water pipe by plating melted aluminium having excellent corrosion resistance - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관은 용융 알루미늄 도금에 의해 제조되어 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관이며, 상기 발라스트 해수배관은, 일방향으로 해수를 흐르게 하고, 상호 이격된 제1, 제2, 제3, 제4 직관(101, 102, 103, 104)으로 구성되는 복수의 직관(100); 상기 제1 직관(101)과 제2 직관(102) 사이에 구비되고, 상기 제1 직관(101)과 연통되어 유입된 해수를 상기 일방향과 수직한 방향으로 해수의 방향을 바꾸는 엘보우관(200); 상기 제2 직관(102)과 제3 직관(103) 사이에 구비되어 해수를 분기하는 해수분기관(300); 상기 제3 직관(103)과 제4 직관(104)을 상호 연결하는 연결 커플러(400); 및 상기 제4 직관(104)과 연결되는 리듀서(500);를 포함하여 이루어지며,
500 MPa 이상의 인장강도와, 380 MPa 이상의 항복강도와, 16% 이상의 연신율을 가지도록, 중량%로 탄소(C): 0.01~0.1%, 실리콘(Si): 0.01~0.5%, 망간(Mn): 0.1~1%, 크롬(Cr): 0.1~1.5%, 인(P): 003% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불순물로 이루어지는 탄소강관(10); 상기 탄소강관(10)의 내벽에 형성되며, 중량%로 탄소(C): 0.01~0.1%, 실리콘(Si): 0.01~0.5%, 망간(Mn): 0.1~1%, 크롬(Cr): 0.1~1.5%, 인(P): 003% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불순물로 이루어지는 모재조직;과, 상기 모재조직으로 용융된 알루미늄(Al)이 침투되어 형성된 복합조직;으로 구성되는 알루미늄 도금 확산층(20); 및 상기 알루미늄 도금 확산층(20) 상에 형성되며, 해수와 접촉하는 알루미늄 도금층(30);으로 이루어지고, 상기 탄소강관(10)의 두께는 5 내지 40 mm이고, 상기 알루미늄 도금 확산층(20)과 상기 알루미늄 도금층(30)을 합한 두께는 100 ~ 300 ㎛인 것을 특징으로 한다. The ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance according to the present invention is a ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance manufactured by hot-dip aluminum plating, and the ballast seawater pipe flows seawater in one direction, and first, second, a plurality of intuition tubes 100 composed of third and fourth straight tubes 101, 102, 103, and 104; An elbow pipe 200 provided between the first straight pipe 101 and the second straight pipe 102 and communicating with the first straight pipe 101 to change the direction of the incoming seawater in a direction perpendicular to the one direction. ; The second straight pipe (102) and the third straight pipe (103) is provided between the sea water branching pipe (300); a connecting coupler 400 for interconnecting the third straight pipe 103 and the fourth straight pipe 104; and a reducer 500 connected to the fourth straight pipe 104;
To have a tensile strength of 500 MPa or more, a yield strength of 380 MPa or more, and an elongation of 16% or more, carbon (C): 0.01 to 0.1% by weight, silicon (Si): 0.01 to 0.5%, manganese (Mn): 0.1 to 1%, Chromium (Cr): 0.1 to 1.5%, Phosphorus (P): 003% or less, Sulfur (S): 0.015% or less, the remainder of the carbon steel pipe 10 consisting of iron (Fe) and other impurities; Formed on the inner wall of the carbon steel pipe 10, by weight, carbon (C): 0.01 to 0.1%, silicon (Si): 0.01 to 0.5%, manganese (Mn): 0.1 to 1%, chromium (Cr): 0.1 to 1.5%, phosphorus (P): 003% or less, sulfur (S): 0.015% or less, the remainder iron (Fe) and other impurities; and the molten aluminum (Al) penetrates into the base structure An aluminum plating diffusion layer 20 consisting of a composite structure formed by; and an aluminum plating layer 30 formed on the aluminum plating diffusion layer 20 and in contact with seawater, wherein the carbon steel pipe 10 has a thickness of 5 to 40 mm, and the aluminum plating diffusion layer 20 and The combined thickness of the aluminum plating layer 30 is 100 to 300 μm.
Description
본 발명은 용융 알루미늄 도금된 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박용 발라스트 해수배관에 적용되는 강관의 표면에 용융 알루미늄 도금을 수행함으로써 내부식성을 향상시키는 용융 알루미늄이 배관 표면에 도금된 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관에 관한 것이다.The present invention relates to a ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance coated with hot-dip aluminum, and more particularly, molten aluminum, which improves corrosion resistance by performing hot-dip aluminum plating on the surface of a steel pipe applied to a ballast seawater pipe for ships, is applied to the surface of the pipe. It relates to a plated ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance.
선박은 운전시 발라스트, 냉각계 및 소방계 해수 배관 등 다양한 종류의 해수 배관을 구비하며, 이 중 발라스트 해수 배관은 국내 기준 연간 1.5만톤 규모로 사용되고 있다. The ship is equipped with various types of seawater piping such as ballast, cooling system, and firefighting system seawater piping during operation.
그런데, 발라스트에 공급되는 선박평형수에 있어, 선박평형수는 선박에 짐을 싣고 내리는 과정에서 발라스트에 공급되거나, 공선 상태에서 선박의 균형을 잡기 위해 발라스트에 채워지거나 바다로 배출된다. 선박이 해양 생태계가 다른 지역을 오가며 선박평형수를 배출하면 이는 해양 생태계 교란과 해양오염의 원인이 된다. However, in the ballast water supplied to the ballast, the ballast water is supplied to the ballast in the process of loading and unloading the ship, or is filled in the ballast or discharged into the sea to balance the ship in the empty state. When a ship discharges ballast water while moving to and from an area with a different marine ecosystem, it causes disturbance of the marine ecosystem and marine pollution.
때문에 국제해사기구(IMO)는 선박평형수를 발라스트에 주입할 때 해수에 포함되어 있는 미생물을 살균처리하는 선박평형수 처리장치(BWTS)의 장착을 의무규정으로 만들었다. For this reason, the International Maritime Organization (IMO) made it mandatory to install a ballast water treatment system (BWTS) that sterilizes microorganisms contained in seawater when ballast water is injected into the ballast.
미생물 살균 방식은 전기 분해, 오존분사, 자외선 투사, 약품 처리 방식 등으로 진행 되는데 살균 과정에서 발생 되는 차아염소산 의 약산성 물질에 대해 금속 산화 부식에 대한 우려가 있다. Microbial sterilization is carried out by electrolysis, ozone spraying, ultraviolet irradiation, and chemical treatment.
현재 선박의 발라스트 배관의 재질은 탄소강관의 소재에 아연도금, 페인트 등으로 코팅하여 사용하게 되는데, 만일 선박평형수를 주입하는 해수배관이 차아염소산이나 기타 화학물질에 의해 장기간 사용시 극심한 부식이 진행되면 결함부위에서 부식이 촉진되어 예상하지 못한 시기에 돌발적으로 부식파공이 발생하여 누수가 발생하는 문제가 있다. Currently, the material of the ship's ballast piping is used by coating the material of the carbon steel pipe with zinc plating or paint. Corrosion is accelerated in the defective part, and corrosion puncture occurs unexpectedly at an unexpected time, resulting in leakage.
이러한 문제는 선주사에게 막대한 비용을 들여 수리를 위해 운항을 중단해야 문제가 되고, 교체 작업에 소요되는 비용 및 시간을 고려하면 막대한 경제적 손실을 가져온다. Such a problem becomes a problem when the ship owner has to stop the operation for repair at a huge cost, and it causes a huge economic loss in consideration of the cost and time required for the replacement operation.
상기한 문제를 해결하기 위해 탄소강관 대신에 GRE(Glass Reinforecd Epoxy) 배관을 사용하는 방안이 검토되고 있으나, 고가의 비용이 발생하는 문제가 있고 배관 분기시 다른 관과 연결하는 과정에서 어려움이 발생하는 문제가 있다.In order to solve the above problem, a method of using GRE (Glass Reinforecd Epoxy) pipe instead of carbon steel pipe is being considered, but there is a problem of high cost and difficulty in the process of connecting with other pipe when branching the pipe. there is a problem.
본 발명은 발라스트 해수배관에 적용되는 탄소강관의 표면에 용융 알루미늄 도금을 수행함으로써 내부식성을 향상시키는 용융 알루미늄 도금된 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance plated with hot-dip aluminum to improve corrosion resistance by performing hot-dip aluminum plating on the surface of a carbon steel pipe applied to a ballast seawater pipe.
또한 본 발명은 30년 이상의 수명을 가지는 선박의 발라스트 배관에 적용하기 위한 용융 알루미늄 도금된 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관을 제공함에 있다. In addition, the present invention is to provide a ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance coated with hot-dip aluminum for application to the ballast pipe of a ship having a lifespan of 30 years or more.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention may be understood by the following description, and will be more clearly understood by an embodiment of the present invention. Further, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관은 용융 알루미늄 도금에 의해 제조되어 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관이며, 상기 발라스트 해수배관은, 일방향으로 해수를 흐르게 하고, 상호 이격된 제1, 제2, 제3, 제4 직관(101, 102, 103, 104)으로 구성되는 복수의 직관(100); 상기 제1 직관(101)과 제2 직관(102) 사이에 구비되고, 상기 제1 직관(101)과 연통되어 유입된 해수를 상기 일방향과 수직한 방향으로 해수의 방향을 바꾸는 엘보우관(200); 상기 제2 직관(102)과 제3 직관(103) 사이에 구비되어 해수를 분기하는 해수분기관(300); 상기 제3 직관(103)과 제4 직관(104)을 상호 연결하는 연결 커플러(400); 및 상기 제4 직관(104)과 연결되는 리듀서(500);를 포함하여 이루어지며, 상기 엘보우관(200)은, 500 MPa 이상의 인장강도와, 380 MPa 이상의 항복강도와, 16% 이상의 연신율을 가지며, 중량%로 탄소(C): 0.01 내지 0.1%, 실리콘(Si): 0.01 내지 0.5%, 망간(Mn): 0.1 내지 1%, 크롬(Cr): 0.1 내지 1.5%, 인(P): 0.03% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불순물로 이루어지는 탄소강관(10); 상기 탄소강관(10)의 내벽에 형성되며, 중량%로 탄소(C): 0.01 내지 0.1%, 실리콘(Si): 0.01 내지 0.5%, 망간(Mn): 0.1 내지 1%, 크롬(Cr): 0.1 내지 1.5%, 인(P): 0.03% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불순물로 이루어지는 모재조직;과, 상기 모재조직으로 용융된 알루미늄(Al)이 침투되어 형성된 복합조직;으로 구성되는 알루미늄 도금 확산층(20); 및 상기 알루미늄 도금 확산층(20) 상에 형성되며, 해수와 접촉하는 알루미늄 도금층(30);으로 이루어지고, 상기 탄소강관(10)의 두께는 5 내지 40 mm이고, 상기 알루미늄 도금 확산층(20)과 상기 알루미늄 도금층(30)을 합한 두께는 100 내지 300 ㎛이고, 상기 엘보우관(200)은, 기재인 상기 탄소강관(10)을 준비하는 단계; 상기 탄소강관(10)의 표면을 탈지처리하는 탈지단계; 상기 탈지단계를 거친 탄소강관(10)의 표면을 수세 및 산세하는 표면처리단계; 표면처리단계를 거친 탄소강관(10)을 플럭스 용제에 침지시키는 플럭스 처리단계; 상기 플럭스 처리단계를 거친 탄소강관(10)을 용융 알루미늄 도금액 속에 침지시키는 도금단계; 및 상기 도금단계를 거친 탄소강관(10)을 후처리하는 단계;를 거쳐 제조되고, 상기 탈지단계는 상기 탄소강관(10)을 알칼리 용제에 침지시키는 것이고, 상기 표면처리 단계는 상기 탄소강관(10)의 표면을 물세척하는 제1 수세단계와, 상기 제1 수세단계를 거친 탄소강관(10)을 산처리하여 상기 탄소강관(10)의 표면을 활성화시키는 제1 산세단계와, 상기 제1 산세단계를 거친 탄소강관(10)의 표면을 물세척하는 제2 수세단계를 포함하고, 상기 플럭스 처리단계는 상기 제2 수세단계를 거친 탄소강관(10)을 염화칼륨 35 내지 50 중량%, 빙정석 5 내지 10 중량%, 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 40 내지 60 중량%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스를 물 100 중량%를 기준으로 하여 10 내지 30 중량%로 첨가시킨 플럭스 용제에 40 내지 90℃의 온도조건하에서 1 내지 10 분간 침지시키는 것이고, 상기 도금 단계는 상기 플럭스 처리단계를 거친 탄소강관(10)을 염화나트륨 25 내지 35 중량%, 염화칼륨 15 내지 25 중량%, 빙정석 20 내지 30 중량%, 플루오르화 수소산 암모늄이나 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 중에서 택일한 플루오르화물 20 내지 30 중량%의 성분비율로 이루어지는 용융 플럭스를 용융 알루미늄 100 중량%를 기준으로 하여 5 내지 10 중량%로 첨가시킨 용융도금액 속에 680 내지 750℃의 온도조건하에서 5 내지 30 분간 침지시키는 것이고, 상기 도금 단계 시, 상기 탄소강관(10)을 하기 식 1의 조건으로 침지시킴으로써 상기 알루미늄 도금 확산층(20)을 형성시키는 것을 특징으로 하고, [식 1] 18,770 < LMP < 20,000 (상기 식 1에서, LMP = T(logtr + C)이고, 여기서 T는 용융도금액의 온도(K), tr은 침지시간(hr), C는 상수 20이다.) 상기 후처리하는 단계는 상기 도금단계를 거친 탄소강관(10)을 100℃ 이하로 공랭시키는 공랭단계와, 상기 공랭단계를 거친 탄소강관(10)을 수냉시켜 잔여열을 제거하는 수냉단계와, 상기 수냉단계를 거친 탄소강관(10)을 물 100 중량%를 기준으로 하여 옥살산 0.5 내지 10 중량%을 첨가시킨 옥살산 수용액에 20 내지 50℃의 온도조건하에서 5 내지 20 분간 침지시키는 옥살산 처리단계와, 상기 옥살산 처리단계를 거친 탄소강관(10)의 표면을 산세척하여 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하고 도금표면의 평활화와 광택을 부여하는 제2 산세단계와, 상기 제2 산세단계를 거친 탄소강관(10)의 표면을 물세척한 후 건조시키는 마감처리단계를 포함한다. In order to achieve the above object, the ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance according to an embodiment of the present invention is a ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance manufactured by hot-dip aluminum plating, and the ballast seawater pipe has seawater in one direction. a plurality of
본 발명은 알루미늄 도금 확산층을 포함함으로써, 내부식성이 극히 향상되는 효과를 가진다. The present invention has the effect that corrosion resistance is extremely improved by including the aluminum plating diffusion layer.
또한, 본 발명에 따른 발라스트 해수배관은 종래 탄소강으로 이루어진 해수배관 보다 배관의 두께를 20% 가량 더 감소시킬 수 있고, 동시에 내구연한(수명)을 30년 이상으로 확보할 수 있는 장점이 있다. In addition, the ballast seawater pipe according to the present invention can reduce the thickness of the pipe by about 20% more than that of the conventional seawater pipe made of carbon steel, and at the same time, there is an advantage in that it can secure the durability (lifespan) of 30 years or more.
또한, 본 발명에 따른 발라스트 해수배관은 종래 GRE 해수배관 대비 20% 가량 경제성이 우수하다. In addition, the ballast seawater pipe according to the present invention is economically superior by about 20% compared to the conventional GRE seawater pipe.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관을 도시한 도면이다.
도 3은 부식성능 테스트 후에 측정된 본 발명의 일 실시예에 따른 직관(100)의 SEM 단면사진이다.
도 4는 부식성능 테스트 후에 측정된 본 발명의 일 실시예에 따른 엘보우관(200)의 SEM 단면사진이다. 1 is a cross-sectional view of a ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to an embodiment of the present invention.
3 is an SEM cross-sectional photograph of the
4 is a SEM cross-sectional photograph of the
이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The embodiments and drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, unless there is another definition in the technical and scientific terms used in the present invention, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and in the following description and accompanying drawings, the present invention Description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of will be omitted.
본 발명에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관은 용융 알루미늄 도금에 의해 제조되어 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관을 포함한다. The ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to the present invention includes a ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance manufactured by hot-dip aluminum plating.
도 1을 참조하면, 상기 용융 알루미늄 도금 후에 상기 발라스트 해수배관은 기재인 탄소강관(10); 상기 탄소강관(10)의 내벽에 형성되며, Fe, Cu, Cr 및 Al을 함유하는 알루미늄 도금 확산층(20); 및 상기 알루미늄 도금 확산층(20) 상에 형성되며, 해수와 접촉하는 알루미늄 도금층(30);으로 이루어진다. 1, after the molten aluminum plating, the ballast seawater pipe is a
본 발명의 일 실시예에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관에 있어서, 상기 탄소강관(10)은 500 MPa 이상의 인장강도와, 380 MPa 이상의 항복강도와, 16% 이상의 연신율을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 발라스트 해수배관은 시공전후 높은 하중을 받아도 기계적 안정성을 보장받을 수 있고, 높은 인장강도와 연신율을 가져서 가공 작업에 유리하므로 해수배관 분야에 적용하는데 바람직하다. In the ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to an embodiment of the present invention, the
예컨대, 상기 탄소강관(10)은 500 MPa 이상의 인장강도와, 380 MPa 이상의 항복강도와, 16% 이상의 연신율을 가지기 위하여 다음과 같은 조성을 가질 수 있다. 상기 탄소강관(10)은 중량%로 탄소(C): 0.01~0.1%, 실리콘(Si): 0.01~0.5%, 망간(Mn): 0.1~1%, 크롬(Cr): 0.1~1.5%, 인(P): 003% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불순물로 이루어질 수 있다.For example, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관에 있어서, 상기 알루미늄 도금 확산층(20)은 C, Si, Mn, P 및 S를 더 함유하되, 중량%로 탄소(C): 0.01~0.1%, 실리콘(Si): 0.01~0.5%, 망간(Mn): 0.1~1%, 크롬(Cr): 0.1~1.5%, 인(P): 003% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불순물로 이루어지는 상기 탄소강관(10)의 모재조직과, 상기 탄소강관(10)의 모재조직으로 용융 알루미늄이 침투되어 형성된 복합조직으로 이루어질 수 있다. On the other hand, in the ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to an embodiment of the present invention, the aluminum
본 발명의 일 실시예에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관에 있어, 상기 알루미늄 도금 확산층(20)과 상기 알루미늄 도금층(30)을 합한 두께는 100~300 ㎛일 수 있다. 예컨대 상기 알루미늄 도금 확산층(20)과 상기 알루미늄 도금층(30)을 합한 두께가 100 ㎛ 미만인 경우, 부식이 진행되는 동안 상기 탄소강관이 외부로 노출되어 모재 부식을 일으킬 수 있어서 바람직하지 못하며, 300 ㎛ 초과인 경우 과다한 알루미늄을 사용해야 하므로 경제성 측면에서 바람직하지 못하다. 또한 100~300 ㎛인 경우 알루미늄 도금층의 수명을 최소 15년 이상을 보장할 수 있으므로, 발라스트 해수배관의 내구연한(수명)을 30년 이상으로 확보할 수 있게 한다. In the ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to an embodiment of the present invention, the combined thickness of the aluminum
이에 따라, 본 발명에 따른 발라스트 해수배관은 상기 알루미늄 도금 확산층(20)을 포함함으로써 부식 억제효과가 크고, 더욱이 상기 알루미늄 도금층(30)에 어떤 결함이 발생한 경우나 상기 알루미늄 도금층(30)에 상기 탄소강관(10)이 노출되는 흠집이 발생한 경우에도 도막 흠집부로부터의 부식 진전을 현저히 억제할 수 있어, 본 발명에 따른 발라스트 해수배관의 내부식성을 크게 향상시킬 수 있다.Accordingly, the ballast seawater pipe according to the present invention has a large corrosion inhibitory effect by including the aluminum
이하, 탄소강관(10)의 성분 선정 및 한정 이유에 대해서 설명한다. Hereinafter, the reason for the selection and limitation of the components of the
탄소(C): 0.01~0.1 중량%Carbon (C): 0.01 to 0.1 wt%
탄소는 강도를 향상시키기 위해 첨가되는 원소로서, 그 함량을 증가시키면 소입성을 향상시켜 강도를 향상시킬 수 있지만, 첨가량이 증가함에 따라 전면부식 저항성을 저해하고, 탄화물등의 석출을 조장하므로 국부부식 저항성에도 일부 영향을 미친다. 탄소 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 강도를 확보하기 어렵고, 0.1 중량%를 초과하는 경우에는 충분한 인성을 확보할 수 없으므로, C 함량을 0.01~0.1 중량%로 한정하였다. Carbon is an element added to improve strength, and if its content is increased, hardenability can be improved and strength can be improved. It also has some effect on resistance. When the carbon content is less than 0.01% by weight, it is difficult to secure strength, and when it exceeds 0.1% by weight, sufficient toughness cannot be secured, so the C content is limited to 0.01 to 0.1% by weight.
실리콘(Si): 0.01~0.5 중량%Silicon (Si): 0.01 to 0.5 wt%
실리콘은 탈산제로 작용할 뿐만 아니라 강의 강도를 향상시키기 위해 첨가되는 원소이다. 이러한 효과를 발휘하기 위해서는 실리콘은 0.01 중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 실리콘은 전면부식 저항성의 향상에 기여하기 때문에 함량을 증가시키는 것이 유리하나, 상기 실리콘의 함량이 0.5 중량%를 초과하면 강중에서 비금속 개재물로 작용되어 내부식성을 저하시키기 때문에, 실리콘 함량을 0.01~0.5 중량%로 한정하였다. Silicon is an element added to improve the strength of steel as well as act as a deoxidizer. In order to exhibit such an effect, it is preferable that the silicone is contained in 0.01 wt% or more. In addition, since silicon contributes to the improvement of corrosion resistance, it is advantageous to increase the content, but when the content of silicon exceeds 0.5 wt%, it acts as a non-metallic inclusion in the steel and reduces corrosion resistance, so the silicon content is 0.01 It was limited to -0.5 wt%.
망간(Mn): 0.1~1 중량%Manganese (Mn): 0.1 to 1 wt%
망간은 강도확보를 위해서 첨가되는 원소로서, 그 함량이 증가하면 소입성이 증가하여 강도가 증가한다. 또한, 망간은 그 영향이 크지는 않지만 전면부식 저항성에 영향을 미친다. 이러한 효과를 발휘하기 위해서는 망간은 0.1 중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 그러나, 망간의 함량이 1 중량%를 초과하는 경우에는 MnS와 같은 비금속 개재물을 형성하여 내부식성을 저해하므로, 망간 함량을 0.1~1 중량%로 한정하였다. Manganese is an element added to secure strength, and as its content increases, hardenability increases and strength increases. In addition, although manganese does not have a large effect, it affects the overall corrosion resistance. In order to exhibit such an effect, it is preferable that 0.1 wt% or more of manganese is added. However, when the manganese content exceeds 1 wt%, non-metallic inclusions such as MnS are formed to inhibit corrosion resistance, so the manganese content is limited to 0.1 to 1 wt%.
크롬(Cr): 0.1~1.5 중량%Chromium (Cr): 0.1 to 1.5 wt%
크롬은 해수환경하에서 내식성 향상에 유효한 원소이다. 또한, 크롬은 상기 알루미늄 도금 확산층(20)에 확산되므로, 본 발명에 따른 발라스트 해수배관의 내부식성과 강도를 향상시키는데에 유효한 원소이기 때문에 첨가할수록 그 효과가 뛰어나다. 내부식성과 강도를 향상시키기 위해서는 0.1 중량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 1.5 중량% 초과에서는 효과가 완만하고 경제적으로 제조원가의 상승을 초래하기 때문에, 크롬의 함량을 0.1~1.5 중량%로 한정하였다.Chromium is an effective element for improving corrosion resistance in a seawater environment. In addition, since chromium is diffused into the aluminum
구리(Cu): 0.1~0.5 중량%Copper (Cu): 0.1 to 0.5 wt%
구리는 해수환경에서 내식성 향상에 유효한 원소이다. 또한, 구리는 상기 알루미늄 도금 확산층(20)에 확산되므로, 본 발명에 따른 발라스트 해수배관의 내부식성과 강도를 향상시키는데에 유효한 원소이기 때문에 첨가할수록 그 효과가 뛰어나다. 내부식성과 강도를 향상시키기 위해서는 0.1 중량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 0.5 중량% 초과에서는 내부식성 상승 효과가 완만하고 인성이 급격하게 저하될 우려가 있어서 바람직하지 않다. 따라서 구리의 함량을 0.1~0.5 중량%로 한정하였다. Copper is an effective element for improving corrosion resistance in a seawater environment. In addition, since copper is diffused in the aluminum
인(P): 0.03 중량% 이하Phosphorus (P): 0.03 wt% or less
인은 다량으로 존재하면 강판의 중심부 혹은 입계에 편석하여 부식의 생성원인으로 작용하기 때문에 적을수록 좋으며, 0.03 중량% 를 넘으면 내부식성에 극히 해롭기 때문에 상한치를 0.03 중량%로 한정하였다. 그러나 인은 불가피하게 함유되는 불순물로써, 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상 인의 함량은 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 인 함량의 상한은 0.03 중량%로 한정하는것이 바람직하다.When phosphorus is present in a large amount, it is better as it is less because it segregates at the center or grain boundary of the steel sheet and acts as a cause of corrosion. However, phosphorus is an unavoidably contained impurity, and it is desirable to control it as low as possible. Theoretically, it is advantageous to limit the phosphorus content to 0%, but inevitably it must be contained in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, the upper limit of the phosphorus content is preferably limited to 0.03% by weight.
황(S): 0.015 중량% 이하Sulfur (S): 0.015 wt% or less
황는 불가피하게 함유되는 불순물로써, 황은 망간과 반응하여 MnS와 같이 연신개재물을 형성하기 쉽고, 연신개재물 양 끝단에 존재하는 공공은 국부부식 개시점이 될 수 있고, 강의 연성, 충격인성 및 용접성을 열화시키므로 그 함량을 최대한 억제하는 것이 바람직하다. 이론상 황의 함량은 0 중량%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서 상기 황 함량의 상한은 0.15 중량%로 한정하는 것이 바람직하다.Sulfur is an inevitably contained impurity. Sulfur reacts with manganese to easily form drawing inclusions like MnS, and voids at both ends of the drawing inclusions can become local corrosion initiation points, and deteriorate the ductility, impact toughness and weldability of steel. It is desirable to suppress the content as much as possible. Theoretically, it is advantageous to limit the content of sulfur to 0% by weight, but inevitably it must be contained in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, the upper limit of the sulfur content is preferably limited to 0.15% by weight.
다음으로, 본 발명에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관은 상술한 용융 알루미늄 도금에 의해 제조되는 공정을 설명한다. Next, a process for manufacturing the ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to the present invention by the above-described hot-dip aluminum plating will be described.
본 발명을 서술함에 있어, 용융 알루미늄 도금이라 함은 후술하는 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관의 제조방법을 이용하는 것을 의미할 수 있다. In describing the present invention, hot-dip aluminum plating may mean using a method for manufacturing a ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance, which will be described later.
본 발명의 일 실시예에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관의 제조방법은 기재인 탄소강관을 준비하는 단계; 상기 탄소강관의 표면을 탈지처리하는 탈지단계; 상기 탈지단계를 거친 탄소강관의 표면을 수세 및 산세하는 표면처리단계; 표면처리단계를 거친 탄소강관을 플럭스 용제에 침지시키는 플럭스 처리단계; 상기 플럭스 처리단계를 거친 탄소강관을 용융 알루미늄 도금액 속에 침지시키는 도금단계; 및 상기 도금단계를 거친 탄소강관을 후처리하는 단계;를 포함할 수 있다. A method of manufacturing a ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a carbon steel pipe as a base material; a degreasing step of degreasing the surface of the carbon steel pipe; a surface treatment step of washing and pickling the surface of the carbon steel pipe that has undergone the degreasing step; a flux treatment step of immersing the carbon steel pipe that has undergone the surface treatment step in a flux solvent; a plating step of immersing the carbon steel pipe that has undergone the flux treatment step in a molten aluminum plating solution; and post-processing the carbon steel pipe that has undergone the plating step.
상기 탄소강관을 준비하는 단계는 소정 형상 예컨대 직관 형태, 만곡관 형태를 가지는 탄소강관을 준비하는 것일 수 있다. The step of preparing the carbon steel pipe may be preparing a carbon steel pipe having a predetermined shape, for example, a straight pipe shape or a curved pipe shape.
상기 탈지단계는 상기 탄소강관을 알칼리 용제에 침지시키는 것일 수 있다. The degreasing step may be immersing the carbon steel pipe in an alkaline solvent.
상기 표면처리 단계는 상기 탄소강관의 표면을 물세척하는 제1 수세단계와, 상기 제1 수세단계를 거친 탄소강관을 산처리하여 상기 탄소강관의 표면을 활성화시키는 제1 산세단계와, 상기 제1 산세단계를 거친 탄소강관의 표면을 물세척하는 제2 수세단계를 포함할 수 있다. The surface treatment step includes a first water washing step of washing the surface of the carbon steel pipe with water; a first pickling step of activating the surface of the carbon steel pipe by acid treatment of the carbon steel pipe that has undergone the first water washing step; It may include a second water washing step of washing the surface of the carbon steel pipe that has undergone the pickling step with water.
상기 플럭스 처리단계는 상기 제2 수세단계를 거친 탄소강관을 염화칼륨 35 ~ 50 중량%, 빙정석 5 ~ 10 중량%, 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 40 ~ 60 중량%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스를 물 100 중량%를 기준으로 하여 10 ~ 30 중량%로 첨가시킨 플럭스 용제에 40 ~ 90℃의 온도조건하에서 1 ~ 10분간 침지시키는 것일 수 있다. In the flux treatment step, a water-soluble flux consisting of 35 to 50 wt% of potassium chloride, 5 to 10 wt% of cryolite, and 40 to 60 wt% of ammonium fluoride or aluminum fluoride is added to the carbon steel pipe that has undergone the second washing step with water. It may be immersed in a flux solvent added in an amount of 10 to 30% by weight based on 100% by weight under a temperature condition of 40 to 90° C. for 1 to 10 minutes.
상기 도금 단계는 상기 플럭스 처리단계를 거친 탄소강관을 염화나트륨 25 ~ 35 중량%, 염화칼륨 15 ~ 25 중량%, 빙정석 20 ~ 30 중량%, 플루오르화 수소산 암모늄이나 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30 중량%의 성분비율로 이루어지는 용융 플럭스를 용융 알루미늄 100 중량%를 기준으로 하여 5 ~ 10 중량%로 첨가시킨 용융도금액 속에 680 ~ 750℃의 온도조건하에서 5 ~ 30분간 침지시키는 것이다. 이때, 상기 강관 소재를 하기 식 1의 조건으로 침지시키는 것이 상술한 알루미늄 도금 확산층을 잘 형성시키고, 이와 더불어 상술한 알루미늄 도금 확산층과 상기 알루미늄 도금층를 합한 두께 100 ~ 300 ㎛을 가지는데 바람직하다. In the plating step, the carbon steel pipe that has undergone the flux treatment step is subjected to sodium chloride 25 to 35 wt %,
[식 1][Equation 1]
18,770 < LMP < 20,00018,770 < LMP < 20,000
(상기 식 1에서, LMP = T(logtr + C)이고, 여기서 T는 용융도금액의 온도(K), tr은 침지시간(hr), C는 상수 20이다.)(In
한편, 상기 후처리하는 단계는 상기 도금단계를 거친 탄소강관을 100℃ 이하로 공랭시키는 공랭단계와, 상기 공랭단계를 거친 탄소강관을 수냉시켜 잔여열을 제거하는 수냉단계와, 상기 수냉단계를 거친 탄소강관을 물 100 중량%를 기준으로 하여 옥살산 0.5 ~ 10 중량%을 첨가시킨 옥살산 수용액에 20 ~ 50℃의 온도조건하에서 5 ~ 20분간 침지시키는 옥살산 처리단계와, 상기 옥살산 처리단계를 거친 탄소강관의 표면을 산세척하여 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하고 도금표면의 평활화와 광택을 부여하는 제 2산세단계와, 상기 제 2산세단계를 거친 탄소강관의 표면을 물세척한 후 건조시키는 마감처리단계를 포함할 수 있다. Meanwhile, the post-treatment includes an air cooling step of air cooling the carbon steel pipe that has undergone the plating step to 100° C. or less, a water cooling step of water cooling the carbon steel pipe that has passed the air cooling step to remove residual heat, and the water cooling step. An oxalic acid treatment step of immersing a carbon steel pipe in an oxalic acid aqueous solution containing 0.5 to 10 wt% of oxalic acid added to 100 wt% of water under a temperature condition of 20 to 50°C for 5 to 20 minutes; A second pickling step of removing the molten flux powder adhering to the plating surface by pickling the surface of the plate and giving the plating surface smoothness and gloss, and washing the surface of the carbon steel pipe that has undergone the second pickling step with water and then drying it. It may include a finishing step.
상기 공랭단계는 상기 도금단계를 거친 탄소강관을 공랭시키는 단계로서, 상기 도금단계를 거쳐 알루미늄 용탕 속에서 인양된 탄소강관은 최저 온도가 500℃ 이상으로 급격한 온도의 변화에 따라 그 기계적 성질이 현저히 달라지게 되므로, 공기중에서 100℃ 이하가 될 때까지 충분히 공랭시키게 된다.The air cooling step is a step of air cooling the carbon steel pipe that has undergone the plating step. The carbon steel pipe lifted in the aluminum molten metal after the plating step has a minimum temperature of 500° C. or more, and its mechanical properties are significantly different depending on the rapid temperature change. Therefore, it is sufficiently air-cooled until it is below 100°C in the air.
상기 수냉단계는 상기 공랭단계를 거친 탄소강관을 수냉시키는 단계로서, 상기 공랭단계를 거친 탄소강관의 잔여열을 수냉시켜 제거함으로써 열변형을 최소화하게 된다.The water cooling step is a step of water cooling the carbon steel pipe that has undergone the air cooling step, and the residual heat of the carbon steel pipe that has been subjected to the air cooling step is removed by water cooling to minimize thermal deformation.
상기 옥살산 처리단계는 상기 수냉단계를 거친 탄소강관에 형성된 알루미늄도금층의 표면을 선택적으로 용출시키는 단계로서, 상기 수냉단계를 거친 탄소강관을 물 100 중량%를 기준으로 하여 옥살산(C2H2O4) 0.5 ~ 10 중량%을 첨가시킨 옥살산 수용액에 20 ~ 50℃ 이하의 온도조건하에서 5 ~ 20분간 침지시켜 알루미늄 도금층의 표면에 부착된 용융플럭스 분말을 1차적으로 제거하는 동시에 알루미늄 도금층의 표면을 선택적으로 용출시키게 된다.The oxalic acid treatment step is a step of selectively eluting the surface of the aluminum plating layer formed on the carbon steel pipe that has undergone the water cooling step, and the carbon steel pipe that has been subjected to the water cooling step is treated with oxalic acid (C 2 H 2 O 4 based on 100 wt% of water). ) By immersing in an aqueous solution of 0.5 to 10% by weight of oxalic acid under a temperature condition of 20 to 50° C. for 5 to 20 minutes to primarily remove the molten flux powder attached to the surface of the aluminum plating layer and at the same time selectively select the surface of the aluminum plating layer will be eluted with
상기 옥살산 수용액에 첨가되는 옥살산의 첨가량을 0.5 ~ 10 중량%로 한정한 이유는, 옥살산의 첨가량이 0.5 중량% 미만일 경우 알루미늄도금층의 표면 용출이 거의 일어나지 않고, 옥살산의 첨가량이 10 중량% 초과할 경우 알루미늄 도금층 자체가 급격히 녹아나오는 현상이 발생하기 때문이다.The reason that the amount of oxalic acid added to the aqueous solution is limited to 0.5 to 10% by weight is that when the amount of oxalic acid added is less than 0.5% by weight, almost no surface elution of the aluminum plating layer occurs, and when the amount of oxalic acid is more than 10% by weight This is because the aluminum plating layer itself rapidly melts.
또한, 상기 옥살산 수용액의 온도를 20 ~ 50℃로 한정한 이유는, 옥살산 수용액의 온도가 20℃ 이하일 경우 알루미늄도금층의 표면이 선택적으로 용출되는 시간이 많이 소요되고, 옥살산 수용액의 온도가 50℃ 이상일 경우 알루미늄도금층의 표면이 선택적으로 용출되는 시간은 단축시킬 수는 있으나, 알루미늄도금층 자체가 급격히 녹아나오는 현상이 발생하기 때문이다.In addition, the reason for limiting the temperature of the oxalic acid aqueous solution to 20 ~ 50 ℃ is that when the temperature of the oxalic acid aqueous solution is 20 ℃ or less, it takes a lot of time for the surface of the aluminum plating layer to selectively elute, and the temperature of the oxalic acid aqueous solution is 50 ℃ or more In this case, the time for selectively dissolving the surface of the aluminum plating layer can be shortened, but the aluminum plating layer itself rapidly melts.
상기 옥살산 처리단계에서 알루미늄도금층의 표면을 선택적으로 용출시키게 되면, 알루미늄도금층의 표면이 다공성을 띠게 되면서 알루미늄도금층의 표면에 형성되는 산화알루미늄층의 두께를 더욱더 확대시킬 수 있게 되는데, 이와 같이 알루미늄도금층의 표면에 형성되는 산화알루미늄층의 두께를 더욱더 확대시키게 되면 도금 표면의 경도, 내식성, 내마모성 등이 대폭 향상될 뿐만 아니라 탱크 내에 저장되는 액체화물과의 반응도 억제시킬 수 있게 된다.When the surface of the aluminum plating layer is selectively eluted in the oxalic acid treatment step, the thickness of the aluminum oxide layer formed on the surface of the aluminum plating layer can be further enlarged while the surface of the aluminum plating layer becomes porous. If the thickness of the aluminum oxide layer formed on the surface is further increased, the hardness, corrosion resistance, abrasion resistance, etc. of the plating surface are greatly improved, and the reaction with the liquid material stored in the tank can be suppressed.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 상기 용융 알루미늄 도금에 의해 제조된 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관은 엘보우관, 직관 등이 연결된 구조를 가질 수 있다. 이때 각 관은 용접이나, 외주에 플랜지를 가져 체결볼트와 너트로서 결합할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance manufactured by the hot-dip aluminum plating may have a structure in which an elbow pipe, a straight pipe, etc. are connected. At this time, each pipe can be welded or have a flange on the outer periphery and can be combined with a fastening bolt and a nut.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관은 상기 발라스트 해수배관은 발라스트 탱크(미도시)와 연통되며 일방향으로 해수를 흐르게 하는 복수의 직관(100); 및 상기 직관(100)과 연통되며 상기 일방향과 수직되게 해수의 방향을 바꾸는 엘보우관(200);을 포함할 수 있다. Referring to Figure 2, the ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to an embodiment of the present invention, the ballast seawater pipe communicates with a ballast tank (not shown), and a plurality of straight pipes (100) for flowing seawater in one direction; and an
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관에 있어, 상기 엘보우관(200)은 제1 직관(101)과 제2 직관(102) 사이에 구비되고, 상기 제2 직관(102)과 제3 직관(103) 사이에 구비되어 해수를 분기하는 해수분기관(300); 상기 제3 직관(103)과 제4 직관(104)을 상호 연결하는 연결 커플러(400); 및 상기 제4 직관(104)과 연결되는 리듀서(500);를 포함할 수 있다.In addition, in the ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to an embodiment of the present invention, the
다음으로, 본 발명에 따른 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관에 대하여 부식성능 평가를 실시하였다. Next, corrosion performance was evaluated for the ballast seawater pipe having excellent corrosion resistance according to the present invention.
해수를 일방향으로 흐르게 하는 직관(100)과 상기 직관(100)과 연통되되, 상기 일방향과 수직되게 해수의 방향을 바꾸는 엘보우관(200)이 연결된 "ㄷ"자 형태의 시험용 발라트스 해수배관을 제작한 후, 해수를 5개월 동안 흘려줌으로서 본 발명에 따른 발라스트 해수배관의 부식성능을 확인하였다. 구체적 시험조건은 다음과 같다.A
해수 유속 : 4.5m/secSeawater flow rate: 4.5m/sec
운영 조건: 1주 운전 및 1주 휴지를 1 사이클로 하여 반복 실시하여 5개월 동안 운영Operating conditions: 1 week operation and 1 week rest as 1 cycle, repeated for 5 months
배관 규격: 직관(길이 1m, 내경 400A, 두께 8 mm), 엘보우관(50cm, 500A, 두께 8 mm, 90도)Pipe size: straight pipe (length 1m, inner diameter 400A, thickness 8 mm), elbow pipe (50cm, 500A, thickness 8 mm, 90 degrees)
상기 시험조건에 따라 측정된 발라스트 해수배관의 부식성능 실험결과를 하기 표 1에 수록하였다.The test results of the corrosion performance of the ballast seawater pipe measured according to the test conditions are listed in Table 1 below.
도금 두께
(㎛)Early
plating thickness
(μm)
도금 두께
(㎛)after the test
plating thickness
(μm)
(㎛)Attrition thickness
(μm)
감손 두께
(㎛/year)yearly
Attrition thickness
(μm/year)
(year)maximum lifespan
(year)
(단, 상기 표 1에서 도금 두께는 알루미늄 도금 확산층(20)과 알루미늄 도금층(30)을 합한 두께를 의미한다.) (However, in Table 1, the plating thickness refers to the combined thickness of the aluminum
표 1에 보는 바와 같이, 부식성능 테스트 후에 직관(100)의 두께는 전혀 감소되지 않았고 초기 도금 두께 대비 약 0.5~20% 증가한 것으로 나타났다. 이는 직관(100) 표면에 알루미늄 산화막 형성으로 인해 두께가 증가한 것으로 보인다. As shown in Table 1, after the corrosion performance test, the thickness of the
또한 엘보우관(200)의 두께는 미세하게 감소한 것을 알 수 있다. 상세하게, 엘보우관(200)은 초기 도금 두께 대비 약 0~3% 감소한 것으로 나타났다. 엘보우관(200)은 해수의 방향을 수직되게 바꾸므로 해수와 마찰이 커서 부식정도가 심할 수 밖에 없는데 상기 값은 통상적인 아연 도금 대비 현저히 감소한 것으로 사료된다. (아연도금의 경우 1년 후 대부분 도금층이 소실됨을 확인함)In addition, it can be seen that the thickness of the
한편, 표 1에 수록하지는 않았지만, 상술한 본 발명에 따른 조성을 갖는 탄소강관을 단독으로 사용한 경우 연간 감소 두께가 약 0.18 mm/year 이하로 계산되고, 상기 엘보우관의 알루미늄 도금 코팅은 약 7.8 ㎛/year 이하로 계산되는 것을 알 수 있다. On the other hand, although not listed in Table 1, when the carbon steel pipe having the composition according to the present invention is used alone, the annual reduction thickness is calculated to be about 0.18 mm/year or less, and the aluminum plating coating of the elbow pipe is about 7.8 μm/ It can be seen that the calculation is less than year.
상술한 탄소강관의 기계적 물성조건을 만족하기 위해서는, 탄소강관은 적어도 두께 4.8 mm와 부식 허용치(Corrosion Allowance)를 3 mm를 기본값으로 가져야 한다. 이에 상기 탄소강관의 최소두께는 7.8 mm이며, 탄소강관의 수명은 약 16.7 년이 되고, 알루미늄 도금의 두께가 103 ㎛인경우 수명은 약 13.3년이므로, 선주사가 요구하는 30년 이상의 수명을 만족시킬 수 있다. 따라서, 안전성, 경제성, 작업성 등을 고려하면, 바람직한 탄소강관의 두께는 5 내지 40 mm이고, 상기 알루미늄 도금 확산층과 상기 알루미늄 도금층를 합한 두께는 100 내지 300 ㎛ 인 것이 바람직하다. In order to satisfy the mechanical properties of the carbon steel pipe described above, the carbon steel pipe should have a thickness of at least 4.8 mm and a corrosion allowance of 3 mm as default values. Therefore, the minimum thickness of the carbon steel pipe is 7.8 mm, the life of the carbon steel pipe is about 16.7 years, and when the thickness of the aluminum plating is 103 μm, the lifespan is about 13.3 years. can Therefore, in consideration of safety, economy, workability, etc., the preferred thickness of the carbon steel pipe is 5 to 40 mm, and the combined thickness of the aluminum plated diffusion layer and the aluminum plated layer is preferably 100 to 300 μm.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직관(100)의 SEM 사진으로서, 상기 발라스트 해수배관의 부식성능 테스트 후에 상기 직관(100)의 단면을 측정한 결과이다. 도 3에 보는 바와 같이 상기 발라스트 해수배관의 부식성능 테스트 후에도 탄소강관(10), 알루미늄 도금 확산층(20) 및 알루미늄 도금층(30) 순으로 유지되고 있음을 알 수 있고, 부식이 가장 먼저 진행되는 알루미늄 도금층(30)은 균일한 두께를 갖는 것을 확인하였다. 또한 상기 알루미늄 도금 확산층(20)과 상기 알루미늄 도금층(30)을 합한 두께는 약 230 ㎛인 것을 확인하였다. 3 is an SEM photograph of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘보우관(200)의 SEM 사진으로서, 상기 발라스트 해수배관의 부식성능 테스트 후에 각 단면을 측정한 결과이다. 도 3의 결과와 유사하게, 도 4의 엘보우관(200)은 상기 발라스트 해수배관의 부식성능 테스트 후에도 탄소강관(10), 알루미늄 도금 확산층(20) 및 알루미늄 도금층(30) 순으로 유지되고 있음을 확인할 수 있고, 부식이 가장 먼저 진행되는 알루미늄 도금층은 균일한 두께를 갖는 것을 확인하였다. 도 4에서 상(Top), 하(Bottom), 좌(Left), 우(Right)는 엘보우관의 단면을 기준으로 각 측정 위치를 나타내는 것이다.4 is an SEM photograph of the
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in this specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Therefore, since the embodiments disclosed in the present specification are for explanation rather than limitation of the technical spirit of the present invention, it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Modifications and specific embodiments that can be easily inferred by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention are included in the scope of the present invention. will have to be interpreted.
Claims (1)
상기 발라스트 해수배관은,
일방향으로 해수를 흐르게 하고, 상호 이격된 제1, 제2, 제3, 제4 직관(101, 102, 103, 104)으로 구성되는 복수의 직관(100);
상기 제1 직관(101)과 제2 직관(102) 사이에 구비되고, 상기 제1 직관(101)과 연통되어 유입된 해수를 상기 일방향과 수직한 방향으로 해수의 방향을 바꾸는 엘보우관(200);
상기 제2 직관(102)과 제3 직관(103) 사이에 구비되어 해수를 분기하는 해수분기관(300);
상기 제3 직관(103)과 제4 직관(104)을 상호 연결하는 연결 커플러(400); 및
상기 제4 직관(104)과 연결되는 리듀서(500);를 포함하여 이루어지며,
상기 엘보우관(200)은,
500 MPa 이상의 인장강도와, 380 MPa 이상의 항복강도와, 16% 이상의 연신율을 가지며, 중량%로 탄소(C): 0.01 내지 0.1%, 실리콘(Si): 0.01 내지 0.5%, 망간(Mn): 0.1 내지 1%, 크롬(Cr): 0.1 내지 1.5%, 인(P): 0.03% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불순물로 이루어지는 탄소강관(10);
상기 탄소강관(10)의 내벽에 형성되며, 중량%로 탄소(C): 0.01 내지 0.1%, 실리콘(Si): 0.01 내지 0.5%, 망간(Mn): 0.1 내지 1%, 크롬(Cr): 0.1 내지 1.5%, 인(P): 0.03% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불순물로 이루어지는 모재조직;과, 상기 모재조직으로 용융된 알루미늄(Al)이 침투되어 형성된 복합조직;으로 구성되는 알루미늄 도금 확산층(20); 및
상기 알루미늄 도금 확산층(20) 상에 형성되며, 해수와 접촉하는 알루미늄 도금층(30);으로 이루어지고,
상기 탄소강관(10)의 두께는 5 내지 40 mm이고, 상기 알루미늄 도금 확산층(20)과 상기 알루미늄 도금층(30)을 합한 두께는 100 내지 300 ㎛이고,
상기 엘보우관(200)은,
기재인 상기 탄소강관(10)을 준비하는 단계; 상기 탄소강관(10)의 표면을 탈지처리하는 탈지단계; 상기 탈지단계를 거친 탄소강관(10)의 표면을 수세 및 산세하는 표면처리단계; 표면처리단계를 거친 탄소강관(10)을 플럭스 용제에 침지시키는 플럭스 처리단계; 상기 플럭스 처리단계를 거친 탄소강관(10)을 용융 알루미늄 도금액 속에 침지시키는 도금단계; 및 상기 도금단계를 거친 탄소강관(10)을 후처리하는 단계;를 거쳐 제조되고,
상기 탈지단계는 상기 탄소강관(10)을 알칼리 용제에 침지시키는 것이고,
상기 표면처리 단계는 상기 탄소강관(10)의 표면을 물세척하는 제1 수세단계와, 상기 제1 수세단계를 거친 탄소강관(10)을 산처리하여 상기 탄소강관(10)의 표면을 활성화시키는 제1 산세단계와, 상기 제1 산세단계를 거친 탄소강관(10)의 표면을 물세척하는 제2 수세단계를 포함하고,
상기 플럭스 처리단계는 상기 제2 수세단계를 거친 탄소강관(10)을 염화칼륨 35 내지 50 중량%, 빙정석 5 내지 10 중량%, 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 40 내지 60 중량%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스를 물 100 중량%를 기준으로 하여 10 내지 30 중량%로 첨가시킨 플럭스 용제에 40 내지 90℃의 온도조건하에서 1 내지 10 분간 침지시키는 것이고,
상기 도금 단계는 상기 플럭스 처리단계를 거친 탄소강관(10)을 염화나트륨 25 내지 35 중량%, 염화칼륨 15 내지 25 중량%, 빙정석 20 내지 30 중량%, 플루오르화 수소산 암모늄이나 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 중에서 택일한 플루오르화물 20 내지 30 중량%의 성분비율로 이루어지는 용융 플럭스를 용융 알루미늄 100 중량%를 기준으로 하여 5 내지 10 중량%로 첨가시킨 용융도금액 속에 680 내지 750℃의 온도조건하에서 5 내지 30 분간 침지시키는 것이고,
상기 도금 단계 시, 상기 탄소강관(10)을 하기 식 1의 조건으로 침지시킴으로써 상기 알루미늄 도금 확산층(20)을 형성시키는 것을 특징으로 하고,
[식 1]
18,770 < LMP < 20,000
(상기 식 1에서, LMP = T(logtr + C)이고, 여기서 T는 용융도금액의 온도(K), tr은 침지시간(hr), C는 상수 20이다.)
상기 후처리하는 단계는 상기 도금단계를 거친 탄소강관(10)을 100℃ 이하로 공랭시키는 공랭단계와, 상기 공랭단계를 거친 탄소강관(10)을 수냉시켜 잔여열을 제거하는 수냉단계와, 상기 수냉단계를 거친 탄소강관(10)을 물 100 중량%를 기준으로 하여 옥살산 0.5 내지 10 중량%을 첨가시킨 옥살산 수용액에 20 내지 50℃의 온도조건하에서 5 내지 20 분간 침지시키는 옥살산 처리단계와, 상기 옥살산 처리단계를 거친 탄소강관(10)의 표면을 산세척하여 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하고 도금표면의 평활화와 광택을 부여하는 제2 산세단계와, 상기 제2 산세단계를 거친 탄소강관(10)의 표면을 물세척한 후 건조시키는 마감처리단계를 포함하는, 내부식성이 우수한 발라스트 해수배관.
In the ballast seawater pipe manufactured by hot-dip aluminum plating and excellent in corrosion resistance,
The ballast seawater pipe,
A plurality of straight pipes 100 configured to flow seawater in one direction, first, second, third, and fourth straight pipes 101, 102, 103, and 104 spaced apart from each other;
An elbow pipe 200 provided between the first straight pipe 101 and the second straight pipe 102 and communicating with the first straight pipe 101 to change the direction of the incoming seawater in a direction perpendicular to the one direction. ;
The second straight pipe (102) and the third straight pipe (103) is provided between the sea water branching pipe (300);
a connecting coupler 400 for interconnecting the third straight pipe 103 and the fourth straight pipe 104; and
A reducer 500 connected to the fourth straight pipe 104;
The elbow pipe 200,
A tensile strength of 500 MPa or more, a yield strength of 380 MPa or more, and an elongation of 16% or more, carbon (C): 0.01 to 0.1% by weight, silicon (Si): 0.01 to 0.5%, manganese (Mn): 0.1 to 1%, chromium (Cr): 0.1 to 1.5%, phosphorus (P): 0.03% or less, sulfur (S): 0.015% or less, the balance iron (Fe) and other impurities made of carbon steel pipe 10;
Formed on the inner wall of the carbon steel pipe 10, by weight, carbon (C): 0.01 to 0.1%, silicon (Si): 0.01 to 0.5%, manganese (Mn): 0.1 to 1%, chromium (Cr): 0.1 to 1.5%, phosphorus (P): 0.03% or less, sulfur (S): 0.015% or less, remainder iron (Fe) and other impurities; and molten aluminum (Al) penetrates into the base structure An aluminum plating diffusion layer 20 consisting of a composite structure formed by; and
It is formed on the aluminum plating diffusion layer 20, the aluminum plating layer 30 in contact with seawater; consists of,
The thickness of the carbon steel pipe 10 is 5 to 40 mm, and the combined thickness of the aluminum plating diffusion layer 20 and the aluminum plating layer 30 is 100 to 300 μm,
The elbow pipe 200,
preparing the carbon steel pipe 10 as a substrate; a degreasing step of degreasing the surface of the carbon steel pipe 10; a surface treatment step of washing and pickling the surface of the carbon steel pipe 10 that has undergone the degreasing step; a flux treatment step of immersing the carbon steel pipe 10 that has undergone the surface treatment step in a flux solvent; a plating step of immersing the carbon steel pipe 10 that has undergone the flux treatment step in a molten aluminum plating solution; and post-processing the carbon steel pipe 10 that has undergone the plating step;
The degreasing step is to immerse the carbon steel pipe 10 in an alkaline solvent,
The surface treatment step includes a first water washing step of washing the surface of the carbon steel pipe 10 with water, and acid treatment of the carbon steel pipe 10 that has undergone the first water washing step to activate the surface of the carbon steel pipe 10 . A first pickling step and a second water washing step of washing the surface of the carbon steel pipe 10 that has undergone the first pickling step with water,
In the flux treatment step, the carbon steel pipe 10, which has undergone the second washing step, is subjected to a water-soluble component ratio of 35 to 50% by weight of potassium chloride, 5 to 10% by weight of cryolite, and 40 to 60% by weight of ammonium fluoride or aluminum fluoride. Immersion in a flux solvent added in an amount of 10 to 30% by weight based on 100% by weight of water under a temperature condition of 40 to 90° C. for 1 to 10 minutes,
In the plating step, 25 to 35 wt% of sodium chloride, 15 to 25 wt% of potassium chloride, 20 to 30 wt% of cryolite, ammonium hydrofluoric acid, ammonium fluoride, or aluminum fluoride in the carbon steel pipe 10 that has undergone the flux treatment step Immerse for 5 to 30 minutes under a temperature condition of 680 to 750° C. in a molten plating solution in which 5 to 10 wt % of a molten flux composed of an optional fluoride component ratio of 20 to 30 wt % is added based on 100 wt % of molten aluminum. to do,
In the plating step, the aluminum plating diffusion layer 20 is formed by immersing the carbon steel pipe 10 under the conditions of Equation 1 below,
[Equation 1]
18,770 < LMP < 20,000
(In Equation 1, LMP = T(logtr + C), where T is the temperature of the molten plating solution (K), tr is the immersion time (hr), and C is the constant 20.)
The post-treatment includes an air cooling step of air cooling the carbon steel pipe 10 that has undergone the plating step to 100° C. or less, a water cooling step of water cooling the carbon steel pipe 10 that has undergone the air cooling step to remove residual heat; An oxalic acid treatment step of immersing the carbon steel pipe 10, which has undergone the water cooling step, in an aqueous solution of oxalic acid containing 0.5 to 10 wt% of oxalic acid added to 100 wt% of water under a temperature condition of 20 to 50°C for 5 to 20 minutes; A second pickling step of pickling the surface of the carbon steel pipe 10 that has been subjected to the oxalic acid treatment step to remove the molten flux powder attached to the plating surface and smoothing and glossing the plating surface, and the carbon that has undergone the second pickling step A ballast seawater pipe with excellent corrosion resistance, comprising a finishing step of drying the surface of the steel pipe (10) after washing with water.
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