공부/기계공학

[스크랩] S-TEN(에스텐)에 관하여

좋은나라 2010. 10. 21. 09:41

        

신일본제철(NSC)의 자체 브랜드제품인 S-TEN1,S-TEN2 COIL, SHEET, PLATE,

S-TEN전용 용접봉을 전문적으로 취급하고 있습니다. 

재고품 및 주문생산관련 제품에 대한 궁금한점이 있으시면 언제든지 연락바랍니다.

신속하게 대응하겠습니다.   016-218-2193

 

S-TEN(에스텐) 특징

 

◆ 신일본제철 오리지널의 내화산,염산노점부식강입니다.

●      석탄화력보일러 및 폐기물소각시설등의 배연설비에 있어서 황산,염산노점부식에 대해

         뛰어난  효능을 발휘합니다.

        [화력발전,쓰레기소각설비에서 No.1의 사용실적을 보유하고 있음]

   염산산세탱크 와 공업황산탱크등에 있어서 황산,염산부식에 대해 뛰어난 성능을 발휘합

  니다.

      ◆ 강도 시공성 용접성은 보통강과 동등합니다.

 

◆ 스텐레스강과 비교하여 경제적입니다.

 

◆ 열연강판,냉연강판,강관,용접재료까지, 폭넓은 메뉴를 갖추고 있습니다.

   ● 열연강판(후판)은, JIS G3106 SM400A(S-TEN1), SM490A(S-TEN2)에 적합합니다.

 

◆ 강재유통점에 상시재고 보유하고 있어서 용이하게 입수가능합니다.

 

 

1. S-TEN강이란

 

  황산,염산 노점부식강 

 

          최근, 환경문제가 크게 대두되고 있어서, 고층연도, 에어프리히터, 집진기,배연탈황장지를

         시작으로 배연처리설비의 건조수가 큰폭으로 증가해 왔습니다.

         한편, 공업용연료의 주체가 종래의 석탄으로부터 중유로 대체됨으로 이러한 배연처리장치

(        에어프리히터, 연도, 연돌)의 탈황산화물에 의한 저온부부식이 큰 문제가 되고 있습니다.

이      저온부부식은 황산노점부식이라고 불리는 고온,고농도황산에 의한 부식으로 일반의

         대기부식등과는 달라 보통강은 물론 스텐레스강에서도 심하게 부식됩니다.

         또한, 다이옥신대책의 최근의 눈부신 기술혁명의 결과, 이전보다도 배기가스온도가 저하하는

         케이스가 증가해 왔습니다.

종래에는, 황산노점부식만 발생했던 설비에서도, 다이옥신대책개수공사후, 배기가스의 저온화

와 함께 염산노점부식이 생기는일도 있습니다.

이런 것을 해결할만한 황산노점부식 과 염산노점부식에 강한 용접구조용으로써 개발된 것이

S-TEN강입니다.

  

노점부식

연료로서 사용되는 중유에는 황산이 포함되어있어 연소시키면 황산화물(SOx)를 생성시켜,

그것의 일부가 SO3가 됩니다.

그림 1.2에 연료중의 황산함유량과 생성되는 SO2량의 관계,

그림 1.3에 SO2으로부터 SO3로의 전환율을 나타냅니다.

황산량 약 3%의 High S중유를 사용하면 약0.15%의 SO2가 생성

그중의 약2%의 약30ppm이 SO3가 됩니다.

가스온도가 노점이하가된 경우, 또는 가스가 저온의 벽면에 접촉된경우, 가스중의

SO3과 H2O가 결합된 고농도의 황산이 생성됩니다.

가스중의 H2O농도가 10%(통상의 중유연소가스)의 경우의 SO3함유량과 노점의 관계를 나타냅니다.

SO3함유량 약30ppm의 경우 노점은 130~150℃가 되어, 이이하의 온도에서는 황산노점부식이 생깁니다. 결로시의 가스 또는 벽면온도 와 결로황산농도의 관계를 나타냅니다.

최고 80%전후의 농화산이 생성됩니다.

 

 S-TEN강의 효능

황산노점부식이 지배적인 곳에서는, 보통강,스텐레스강을 사용하는 것은 안됩니다.

또한, COR-TEN강등의 내후성강으로도 충분하다고는 할수없습니다.

이러한 곳에 적합한 재료가 S-TEN강입니다.

 

온도와 농도의 조건으로, 황산침적시험을 행한 결과를 나타냅니다.

70℃, 50%H2SO4의 조건으로 상당히 심한 부식이 일어납니다만, 이조건으로, S-TEN강은 보통강, COR-TEN강의 약5배, 스텐레스강의 10배의 내식성을 나타냅니다. 이러한 조건에서는

S-TEN1이 가장 우수합니다.

이러한, 고온고농도황산에 의한 부식은, 통상의 대기부식과는 다른, 보통강 뿐만 아니라

스텐레스강도 심하게 부식됩니다. 그 속도는 5mm/년 를 넘는 큰것이 되는 경우가 있습니다.

 

80℃, 60%H2SO4이상의 조건에서는, 보통강, COR-TEN강, S-TEN강의 내식성은 산소공급량이

많은 실제의 황산노점부식환경조건에서의 장시간시험을 행한 그림 1.7과 같이

차이 인정됩니다.

 

S-TEN강 적용의 검토

S-TEN강을 보다 적절히 이용하기 위해서(사용상의 주의점)

보다 적절히 장치설계와 S-TEN강을 조합시키는것에서, 장치의 보수비,유지관리비의 최소화가

가능해집니다.

여기에서는, 일반쓰레기소각설비에 설치되는 백필터의 케이싱에 사용되는 강판을 예로하여

추정되는 부식환경과 S-TEN강의 적정강종에 대해서 살펴봅니다.

 

다음 스텦을 밟으면, 쓰레기소각설비,환경장치에 있어서, S-TEN강을 보다 적절히 사용하실수

있습니다.

 

STEP1

배기가스조성(Sox,HCl,H2O)을 써냅니다. 연소물에서 큰변동하는경우는 각각의 최대치를

뽑아냅니다.

 

STEP2

배기가스조성에서 황산노점(온도)를 견적내 봅니다.

  

STEP3

배기가스조성에서 염산노점을 구해봅니다.

 

STEP4

검토하고있는 장치의 특징에 응하여 가스에 접촉하는 부자재의 표면온도를 구해봅니다.

 

STEP5

염산노점, 황산노점, 추정부자재 표면온도로부터 적합한 재료,부식방지사양을 선택합니다.

 

소각설비 환경장치 배연계통에 있어서의 S-TEN적정강종의 선정

 

배기가스온도

벽면온도영역

설비예

운전방법

부식량

 

연속운전

비연속운전

 

350℃이상

500℃ 그이상

 

S-TEN : 적합하지 않음

 

 

350℃~ 500℃

가스쿨러

덕트

S-TEN2

S-TEN2

가동중 : 0.3mm/년 이하

가동정지시 : 2~3µm/회

 

350℃미만

황산이슬점

이상

350℃~황산이슬점

 

가스쿨러

S-TEN1

S-TEN2

S-TEN1

S-TEN2

가동중 : 0.3mm/년 이하

가동정지시 : 2~3µm/회

 

황산이슬점~

염산이슬점

가스쿨러,

백필터,

열교환기,

연도(굴뚝)

S-TEN1

S-TEN1

 

0.2mm/년

황산이슬점

미만

염산노점~

수분이슬점

연도(굴뚝)

S-TEN1

 

S-TEN1

 

0.2mm/년

 

수분이슬점미만

굴뚝

 

S-TEN1+

산부식

방지코팅

S-TEN1+

산부식

방지코팅

0.1mm/년 이하

 

 

 

S-TEN강의 적용예

 

설비

사용실례

사용상의 주의사항

적용부분

강종

두께
(mm)

S-TEN1

S-TEN2

건식집진기

케이싱,
덕트,
집진판

1.2~8

케이싱,덕트는 보온상태에

따라, 가스온도보다 20~70℃저온이
됩니다. 집진판의 온도는 가스온도와 같다고 추정됩니다.
덕트에 먼지가 쌓인경우 흡수된 H2SO4(황산)이 습기를 흡수하여
예상외로 부식하는경우가 있어, 덕트의 퇴적을 방지할 필요가 있음.

습식집진기

케이싱,
덕트,
집진판

3.2~12

물이 상시벽면상을 흘러내리는 경우, 부식량은 많아지게 됩니다.
또한, 이상태에서 물이, 저(
)PH가되는경우에는 부식량이 급격히
증가해서 S-TEN의 사용은 피할 필요가 있습니다.

가스쿨러

케이싱,
덕트

4.5~9

캐이싱,닥트는 보온상태에 따라, 가스온도보다 20~70℃저온이
됩니다. 노즐구멍의 부식으로 인해 물방울이 커지게되어,
증발하지 않고 관내에 머물면 예상외로 부식되는 경우가 있어서
스프레이노즐의 부식관리를 할 필요가 있습니다.

분진배출
블레이드

__

12~20

가스쿨러바닥에 쌓이는 분진을 배출하는 블레이드자재로써 S-TEN2
가 최적입니다. S-TEN강으로 분진속의 염화물에 따라 응력부식을
피할수 있습니다.

공기예열기

융스토롬형
바스켓 케이스,
소자

0.6~6

벽면오도가 상하반복되어,저온으로 부터 고온까지의 노점부식이
반복됩니다. S-TEN의 효과가 발휘되는 용도입니다.

TUBE형 PIPE

__

0.6~3.5

상시노점상태가되는경우가 많아, S-TEN의 효과가 큰장치로,
S-TEN1전봉강관이 최적입니다.

연도

덕트,
익스팬션

4.5~9

S-TEN강의 무도장사양 또는 내산도장사양이 적합합니다. 가스온도가
노점이하가 되는경우, 연도하부에 폐수가 쌓여 예상외로 큰부식을
일으킬 경우가 있습니다. 폐수배출을 충분히 할것과 외부온도에 의한
강판온도의 저하를 방지하는등의 대책이 필요합니다.

굴뚝

내부관

__

6~12

배연탈황장치

배기관,
애프터버너용
덕트

3.2~6

가스쿨러,흡수대등,장치본체의 직전직후의 덕트는, 황산MIST의 비례에 따라 저(低)PH의 액이 벽면에 부착하는경우가 있어서, 충분히 폐수의 상태를 조사할 필요가 있습니다.

염산산세탱크

탱크본체

__

9~20

도금처리의 염산산세탱크사용에 적합합니다. 사용중 내부식성에
뛰어나며, 폐기처리도 일반강재로써 취급할수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S-TEN강 사용상의 주의

S-TEN강은, pH2이하의 범위에서 보통강의 약3배의 내식성을 나타냅니다만, pH4이상의 범위에서는 보통강에서도 부식량은 적어 S-TEN강의 차이는 거의 없습니다.

이런한 약산성 또는 중성액에 대해서는 스텐레스강이 더 뛰어나, 거의 부식하지 않습니다.

 

 

 

S-TEN강의 실적시험결과

 

실제설비 시험결과 1

 

시험장소

A제유소 중유전소 보일러 공기예열기

시험시편 부착장소

융구스토롬형 예열기

래디얼실에 부착

배기가스온도

180~190℃

 

가스조성

SOx

1,600~1,700ppm

추정가스노점

140℃

H2O

10%

시험시편온도

130℃

시험기간

7,724시간

강종

부식량측정치

년간추정부식량(시편면)

S-TEN1

0.2~0.4mm/7,724hr

0.11~0.23mm/년

SS400

0.3~1.0mm/7,724hr

0.17~0.60mm/년

 

 

실제설비 시험결과 2

 

시험장소

B발전소 중유전소 보일러 저온공기예열기

시험시편 부착장소

고온측 및 저온측 로터에 부착

배기가스온도

고온측 180℃

저온측 130℃

 

가스조성

SOx

1,400ppm

추정가스노점

140℃

H2O

10%

시험시편온도

고온측 180℃

저온측 130℃

시험기간

5,073시간

강종

부식량측정치

년간추정부식량(시편면)

S-TEN2

1.55mg/cm2/5,073hr

0.002mm/년

SS400

1.79mg/cm2/5,073hr

0.002mm/년

S-TEN2

165mg/cm2/5,073hr

0.18mm/년

SS400

1,050mg/cm2/5,073hr

1.15mm/년

 

 

실제설비 시험결과 3

 

시험장소

C제철소 중유전소 보일러 공기예열기

시험시편 부착장소

저온측에 연관으로서 부착

배기가스온도

155~180℃

 

가스조성

SOx

10~30ppm

추정가스노점

140~150℃

H2O

10%

시험시편온도

110~120℃

시험기간

1.5년

강종

부식량측정치

년간추정부식량(시편면)

S-TEN1

0.07~0.14mm/5,984hr

0.10~0.20mm/년

0.17~0.23mm/12,415hr

SS400

0.70~1.50mm/6,316hr

0.97~2.1mm/년

 

 

실제설비 시험결과 4

 

시험장소

D사 연도(배기탈황장치 있음)

시험시편 부착장소

연도끝부분 가스안에 메달음

배기가스온도

30℃

 

가스조성

SOx

20~80ppm

추정가스노점

50℃

H2O

7~8%

시험시편온도

30℃

시험기간

1,105시간

 

강종

부식량측정치

년간추정부식량(시편면)

S-TEN1

2.67gr/m2•hr

2.13gr/m2•hr

1.2~1.5mm/년

S-TEN2

4.20gr/m2•hr

2.3~   mm/년

SUS304

 

 

SUS316

 

 

SUS316L

 

 

 

 

 

실제설비 시험결과 5

 

시험장소

E발전소 연도

시험시편 부착장소

연도정상부, 중앙부, 하부 가스안에 메달음

배기가스온도

정상부 : 약130℃

하부 : 약150℃

 

가스조성

SOx

20~50ppm

추정가스노점

140℃

H2O

10%

시험시편온도

정상부 : 약130℃

하부 : 약150℃

시험기간

1년

강종

정상부   중앙부   하부

단위 : mm/년

(시편면)

S-TEN1

0.16      0.12    0.08

SS400

0.38      0.23    0.16

 

 

 

실제설비 시험결과 6

 

시험장소

F 발전소 중유 전소보일러 연도

시험시편 부착장소

공기예열기뒤쪽의 연도내에 부착

배기가스온도

140~150℃

 

가스조성

SOx

20~70ppm

추정가스노점

140~150℃

H2O

10%

시험시편온도

140~150℃

시험기간

4,380시간

강종

부식량측정치

년간추정부식량(시편면)

S-TEN1

180mg/cm2/4,380hr

0.23mm/년

SS400

251mg/cm2/4,380hr

0.32mm/년

 

 

실제설비 시험결과 7

 

시험장소

G 발전소 중유 전소보일러 연도

시험시편 부착장소

공기예열기 앞쪽의 연도내에 부착

배기가스온도

150℃

 

가스조성

SOx

10~20ppm

추정가스노점

130℃

H2O

7~8%

시험시편온도

150℃

시험기간

4,074시간

강종

부식량측정치

년간추정부식량(시편면)

S-TEN1

1.2~2.6 X 10(-5) mm/hr

0.05~0.11mm/년

S-TEN2

1.5~2.3 X 10(-5) mm/hr

0.07~0.10mm/년

SS400

2.1~4.5 X 10(-5) mm/hr

0.09~0.19mm/년

  

 

실제설비 시험결과 8

 

시험장소

H 제철소 석탄분 보일러 공기예열기

시험시편 부착장소

저온측 래디얼실에 부착

배기가스온도

고온측 130℃

저온측  30℃

 

가스조성

SOx

455ppm(DRY)

추정가스노점

130℃

H2O

5%

O2

3.6%

CO2

15.5%

시험시편온도

측정불가

시험기간

5개월(3,600시간)

강종

부식량측정치

년간추정부식량(시편면)

S-TEN1

 

0.12mm/년

 

 

 

 

 

실제설비 시험결과 9

 

시험장소

I 제철소 코크스로 닥트

시험시편 부착장소

닥트에 사용하고,  판두께감소를 모니터링

배기가스온도

고온측 130℃

저온측  30℃

 

가스조성

SOx

20ppm(DRY)

추정가스노점

 

H2O

 

O2

 

CO2

 

시험시편온도

 

시험기간

6개월(3,600시간)

강종

부식량측정치

년간추정부식량(시편면)

S-TEN1

 

0.01mm/년

SS400

 

0.02mm/년

 

 

 실제설비 시험결과 10

 

시험장소

J사 도금공장 염산 산세탱크

시험시편 부착장소

염산산세탱크에 메달음

액체탱크온도

고온측 130℃

저온측  30℃

 

가스조성

HCl

17.5%

시험시편온도

32℃

인히비터

첨가

 

 

침지조건

전역

시험기간

4월(3,600시간)

강종

부식량측정치

년간추정부식량(시편면)

S-TEN1

 

1.9mm/년

SS400

 

5.6mm/년

 

 

실제설비 시험결과 11

 

시험장소

K전력중유 전소보일러 동관형 공기예열기

시험시편 부착장소

공기예열기리히터 저온층 최전열에 사용

액체탱크온도

124~130℃

 

가스조성

HCl

17.5%

시험시편온도

130℃

인히비터

첨가

침지조건

70~80℃

시험기간

4월(3,600시간)

기동정지회전

35회

강종

부식량측정치(mm/4,808시간)

년간추정부식량

(mm/년)

최대

평균

S-TEN1

0.12

0.02

0.04~0.22

SS400

0.62

0.25

0.04~1.13

 

실제설비 시험결과 12

 

시험장소

L사 도금공장 염산 산세탱크

시험시편 부착장소

측면판으로 사용하여 판두께 감소를 모니터링

액체탱크온도

상온

 

액탱크조성

HCl

15~17.5%

시험시편온도

상온

인히비터

첨가

시험기간

25개월

강종

부식량측정치

부식속도측정치

최대치

평균치

S-TEN1

TOP아래 150mm

0.08mm/년

0.53mm/년

TOP아래 500mm

0.08mm/년

0.2mm/년

 

 

실제설비 시험결과 13

 

시험장소

M쓰레기소각시설

시험시편 부착장소

연도입구측 닥트 점검부에 부착

(드레인이 상시발생하고, 흐르는 장소)

배기가스온도

180℃

 

드레인

조성

pH

2.8

추정가스노점

불명

SO4(2-)

8,600mg/l

시험시편온도

상온~40℃

CL(-)

38,000mg/l

 

시험기간

6개월

강종

부식량측정치

년간추정부식량

S-TEN1

480mg/cm2

1.2mm/년

SS400

670mg/cm2

1.7mm/년

SUS304

10mg/cm2

0.02mm/년

 

 

실제설비 시험결과 14

 

시험장소

N쓰레기소각시설

시험시편 부착장소

연도맨홀에 부착

(백필터~촉매반응탑 사이)

배기가스온도

180℃

 

배기가스

조성

 Sox

30ppm

추정가스노점

120℃

HCl

50ppm

시험시편온도

160℃

H2O

30%

 

시험기간

20,568시간

강종

부식량측정치

년간추정부식량

S-TEN1

2.7~2.8mg/cm2

<0.05mm/년

SS400

3.3~4.7mg/cm2

<0.05mm/년

 

 

 

       내후성

S-TEN강의 내후성은 보통강과 비교하여,

S-TEN1 ----- 2배정도(함동강과 동등)

S-TEN2 ----- 4~6배 (COR-TEN 490과 동등)입니다.

 

   내염산성

최근집개처리설비등에서 배기가스중에 포함되어있는 염산가스에 의한 부식이 문제가 되고 있습니다.

S-TEN1은 염산에 대해서도 보통강 보다 뛰어난 내식성을 나타내고 있어서, 이러한 분야에서도 유효하게 활용할수 있습니다.

시험결과를 도3.4~3.7에 나타냅니다.

1)  보통강에 비교하면, 5~10배의 내식성을 나타냅니다.

2)  희염산(약3%이하)로는, SUS에 비교해서 부식속도가 빠르고, 이러한 조건에서의 적용은 바람직하지

    않습니다.

3)  농도10%이상의 염산에서는, S-TEN1이 뛰어납니다.

4)  염산이 고온,고농도정도, S-TEN1이 보다 뛰어납니다.

    

      내황산성

   가속시험후의 각종재료의 외관

 

      4. S-TEN강의 용접

S-TEN강은 내식성의 점에서 C, Mn을 낮춤으로써 우수한 용접성을 갖추고 있어서,

동일강도레벨의 보통강과 동등의 조건으로 용접을 행할수 있습니다.

다만, 용접부에 대해서도 모재와의 동등 동등의 내황산,내염산노점부식성이 필요하므로.

S-TEN강전용의 용접재료를 사용할 필요가 있습니다.

S-TEN강 전용의 용접재료로서, 일철스미킨용업공업㈜의 하기의 것을 준비하고 있습니다.

 

용접특성

용접성을 확인하기 위해서 JIS최고경도시험, Y형용접깨짐시험을 실시했습니다.

사험재료로서 표4.1,표4.2에 나와있는 특성을 갖고있는 S-TEN1,S-TEN2를 준비했습니다.

 

용접이음매의 내황산,내염성

용접이음매의 내황산,내염성을 조사하기 위해, 용접이음매부분의 황산 및 염산침적시험을

행한결과를 나타냅니다.

S-TEN전 용접봉을 사용한 이음매부분은 모재와 동등의 내식성을 나타냅니다만, 보통강용의

용접봉을 사용한 경우, 이음매부분만이 심하게 부식되는 것을 알수 있습니다.

 

부식환경에 있어서의 이종금속과의 접촉 부식

 접촉부식은 이종금속간의 전위차에 기인하는 것입니다.

S-TEN1과 SS400은 60℃, 40%황산중에서 그림4.4와 처럼 자연전극전위의 경향을 나타냅니다.

, S-TEN1는 SS400보다도 20mV높은 전압을 나타내므로,  이론적으로는 S-TEN1에 SS400을 접합하면 S-TEN1이 음극이 되어, SS400의 부식이 촉진되는 것이 예상됩니다만,

이정도의 전위차로는 실제사용상에서 그다지 문제가 되지않는 것을 이하에서 소개하듯

확인할수 있습니다.

 

확성시험결과

 

S-TEN1

실험실에서 다음의 확성실험을 행하였습니다. 시험시편을 제작하는데 있어서, S-TEN1의 면적에 비교하여 SS400의 면적이 작은 경우 SS400의 부식이 촉진되는 것이 생각되므로,

이점을 고려하여, SS400:S-TEN1의 면적비가,  맞대는이음매의경우 1:1, 1:10이 되도록

시험시편을 제작하여, 농도40%,온도55℃의 황산중에 5시간침적시험을 실시하였습니다.

그결과, 그림4.5,4.6에서 나타는것처럼 각각 모재그대로의 경우와 거의같은정도의 부식량으로

이러한 황산붓기환경에서는 전위차 20mV정도의 접촉은 특별히 염려할 필요가 없다는 것을

알수 있습니다.

 

 

5.실기적용례

 

쓰레기 소각로

화력발전소보일러, 공기예열기

핀튜브

에어핀쿨러용 강관

 

 

 

 

 

 

출처 : NOA
글쓴이 : 흰돌 원글보기
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