KR101819305B1

KR101819305B1 - 부식환경에서 내식성이 우수한 파이프용 강재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101819305B1
Application number: KR1020150184959A
Authority: KR
Inventors: 정환교
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2018-01-17
Also published as: KR20170075863A

Abstract

본 발명은 오일이나 가스 수송 등의 용도로 사용되는 파이프용 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 CO₂ 가스와 수분을 포함하는 부식환경에서 내식성이 우수한 파이프용 강재 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

Description

부식환경에서 내식성이 우수한 파이프용 강재 및 그 제조방법 {STEEL SHEET FOR PIPE HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE IN THE CORROSIVE ENVIRONMENT, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

채굴된 원유나 가스를 이용하는 기존의 탄소강 라인파이프에서는 원유나 가스 내에 함유된 부식물에 의해 부식이 발생하게 되고, 특히 CO₂가 함유되어 있는 경우에는 부식속도가 급격히 증가하는 것으로 알려져 있다.

이에, 원유나 가스 등의 수송을 위하여 탄소강 라인파이프를 사용하는 경우에는, 반드시 부식억제제를 투입하여 사용한다.

그럼에도 불구하고, CO₂에 의한 부식속도 증가는 원유나 가스 수송용 라인파이프뿐만 아니라, 최근 주목받고 있는 CO₂ 수송용 라인파이프와 CO₂ 저장용기용 강재 등에서도 해결되어야할 문제이다.

일반적으로 중성 수용액에서 일어나는 부식반응은 Fe가 Fe² ⁺ 이온으로 녹아나오는 양극반응과 물(H₂O)이 수산화이온(OH^-)으로 환원되는 음극반응으로만 구성되는 반면, CO₂가 함유되어 있는 수용액에서 일어나는 부식반응은 양극반응은 상기와 동일하나, 음극반응이 물의 수산화이온으로 환원되는 반응뿐만 아니라, 탄산(H₂CO₃)의 환원반응과 탄산수소염(HCO₃ ^-)의 환원반응이 더 일어난다.

이에, CO₂가 함유된 환경에서의 부식속도가 CO₂가 함유되지 않은 환경에서의 부식속도에 비해 더 빨라지며, CO₂의 농도가 높아질수록 부식속도는 더욱 증가한다.

한편, CO₂가 함유된 수용액에서 일어나는 부식반응 중 양극반응에 의해 발생하는 철이온(Fe²⁺)과 음극반응에 의해 발생하는 탄산이온(CO₃ ^2-)이 반응하여 FeCO₃가 생성된다.

상기 FeCO₃는 특정 조건에서 강재 표면에 치밀하게 생성되어 부식을 억제하는 보호피막의 역할을 하는데, 특히 일반 탄소강의 경우 80℃ 이상의 고온에서 일정시간(5일 이상)이 경과하면 FeCO₃층이 강재 표면에 치밀하게 형성되어 부식속도가 급격하게 감소하는 것으로 알려져 있다.

하지만, 80℃ 이하의 온도에서는 FeCO₃ 피막이 치밀하게 형성되지 못하게 되므로, 이와 같이 온도가 낮고 CO₂가 함유된 환경에서는 CO₂에 의한 부식을 억제하기 위하여 부식 억제제를 용액 내에 지속적으로 투입하여야 한다.

80℃ 이하의 환경에서 CO₂에 의한 부식속도의 증가는 재료의 열화를 촉진하는 문제가 있으므로, 이러한 환경에서 재료의 내식성을 향상시킬 수 있는 방안으로는 Fe가 용출되는 양극반응의 속도를 낮추는 방법과 치밀한 FeCO₃ 피막의 생성을 조장하는 방법이 있다.

따라서, 기존의 탄소강 라인파이프 대비 낮은 온도에서 빠른 시간 내에 치밀한 FeCO₃ 피막을 형성하여 CO₂를 함유하는 환경에서도 우수한 내식성을 갖는 강재의 개발이 요구된다.

본 발명의 일 측면은, CO₂를 함유하는 환경에서 우수한 내식성을 나타내는 파이프용 강재 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.03~0.30%, 실리콘(Si): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.10%, 질소(N): 0.001~0.010%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 크롬(Cr): 1.0% 초과~3.0%, 구리(Cu): 0.05~0.50%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 부식환경에서 내식성이 우수한 파이프용 강재를 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 성분조성을 만족하는 강 슬라브를 1000~1300℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연하여 열연강판으로 제조하는 단계; 및 상기 열연강판을 상온까지 공냉하는 단계를 포함하는 부식환경에서 내식성이 우수한 파이프용 강재의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 저온의 CO₂를 함유하는 환경에서 별도의 부식억제제의 첨가 없이도 내식성이 우수한 파이프용 강재를 제공할 수 있다.

본 발명의 파이프용 강재는 원유 또는 가스 등을 수송함에 있어서, CO₂가 함유된 환경에 적합하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부식속도를 평가하기 위한 전기화학장치의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 70℃(a) 및 80℃(b)의 CO₂ 환경에서 부식시험결과를 그래프화하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교강 1(a)과 발명강 2(b)의 부식시험 후 표면을 SEM으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.

본 발명자는 원유, 가스 등의 수송을 위한 파이프용 강재를 제공함에 있어서, 특별히 CO₂를 함유하는 환경에서 별도의 부식억제제를 투입하지 않고도 부식에 대한 저항성이 우수한 파이프용 강재를 제공하기 위해 깊이 연구하였다.

강재의 부식현상은 Fe가 용해되어 Fe² ⁺ 이온이 되면서 전자를 방출하는 양극반응과 상기 양극반응에서 방출된 전자를 소모하는 음극반응으로 구성되며, 이때 부식속도는 양극반응과 음극반응의 평형에서 결정된다. 강재의 부식속도를 줄이기 위해서는 양극반응이나 음극반응 중 하나 또는 두 반응의 속도를 모두 감소시켜야 한다. 부식반응의 속도를 늦추는 방법으로는 부식에 의해 생성되는 부식생성물을 강재 표면에 치밀하게 형성시킴으로써 전체 부식속도를 늦추는 방법이 있다.

이를 고려하여, 본 발명자는 80℃ 이하의 CO₂ 함유 환경에서 Fe의 용출반응을 지연시키고, 안정한 FeCO₃ 피막을 형성하고자 하였으며, 이는 강재의 성분조성에 크게 의존함을 발견하고 그에 적합한 성분조성을 제공함으로써, 본 발명에서 목표로 하는 물성을 갖는 파이프용 강재를 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른, 내식성이 우수한 파이프용 강재는 그 성분조성이 중량%로, 탄소(C): 0.03~0.30%, 실리콘(Si): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.10%, 질소(N): 0.001~0.010%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 크롬(Cr): 1.0% 초과~3.0%, 구리(Cu): 0.05~0.50%를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 파이프용 강재는 상술한 성분조성 이외에 Ni, Mo 및 Ca 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 파이프용 강재에 함유되는 Cr 및 Cu와 더불어 Ni, Mo은 부식환경에 따라 강재의 내식성을 변화시키는 원소들이다.

구체적으로, 산성 용액 내에서는 Cu가 Fe 용출을 억제함으로써 내식성을 향상시키는 효과가 있으며, Cr은 해수에서 강재의 내식성을 향상시킬 수 있다. 다만, 상술한 원소들을 첨가한다 하여 모든 부식환경에서 내식성을 향상시키는 효과를 나타내는 것이 아니며, 첨가되는 원소의 종류 및 함량에 따라 그 효과는 상반되기도 한다. 즉, 부식환경에 따라 적절한 함량이 첨가되지 못하면 오히려 부식을 조장하는 역할을 하기도 한다.

그러므로, 본 발명에서 얻고자 하는 CO₂를 포함하는 저온 즉, 80℃ 이하의 환경에서 빠른 시간 내에 강재 표면에 치밀한 보호피막을 형성하기 위해서는 CO₂를 함유하는 환경에서 내식성 향상 효과가 있는 원소들을 선택하고, 이들의 함량을 면밀하게 제어하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 의한 파이프용 강재의 성분조성을 위와 같이 제어하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 특별한 언급이 없는 한 각 성분들의 함량은 중량%를 의미한다.

C: 0.03~0.30%

탄소(C)는 강의 강도를 향상시키는데 유효한 원소로서, 그 함량을 증가시키면 강도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 원유, 가스 등의 수송용 파이프로서 사용하기에 적합한 강도를 확보하기 위해서는 상기 C를 0.03% 이상으로 함유하는 것이 바람직하나, 만일 그 함량이 0.30%를 초과하게 되면 강재 미세조직 중 펄라이트 분율이 과다해져 오히려 부식속도를 증가시키는 역할을 하므로 바람직하지 못하다.

강재 미세조직 중 펄라이트 분율이 높아지면, 페라이트와 갈바닉 부식을 일으키므로 부식속도가 증가하게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 C의 함량을 0.03~0.30%로 제한함이 바람직하다.

Si: 0.1~0.5%

실리콘(Si)은 탈산제로 작용하는 원소로서, 개재물을 제어하기 위해 첨가하는 것이 바람직하다.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.1% 이상으로 Si을 첨가하는 것이 바람직하나, 그 함량이 0.5%를 초과하게 되면 MA상이 형성되어 용접성이 열위해지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 Si의 함량을 0.1~0.5%로 제한함이 바람직하다.

Mn: 0.5~2.0%

망간(Mn)은 강을 고용강화시키는데 효과적인 원소로서, 이러한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.5% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 Mn의 함량이 증가하면 강의 소입성이 증가하여 강도가 증가하나, 그 함량이 2.0%를 초과하여 너무 과도하면 펄라이트 분율이 증가하여 부식속도가 증가하는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Mn의 함량을 0.5~2.0%로 제한함이 바람직하다.

Al: 0.01~0.10%

알루미늄(Al)은 제강시 탈산을 위해 필수적으로 첨가되는 원소로서, 강의 충격인성을 개선시키며, 산소와 반응하여 산화물계 개재물을 형성한다.

이러한 Al의 함량이 0.01% 미만이면 탈산이 충분히 이루어지지 못하는 문제가 있으며, 반면 그 함량이 0.10%를 초과하게 되면 조대한 산화성 개재물의 양이 과다해져 국부적으로 부식을 일으키는 개시점으로 작용하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 Al의 함량을 0.01~0.10%로 제한함이 바람직하다.

N: 0.001~0.010%

질소(N)는 Al과 질화물을 형성하여 강도를 향상시키는 역할을 한다. 다만, 그 함량이 0.010%를 초과하여 과도해지면 고용상태의 N가 존재하게 되고, 이는 인성에 악영향을 미치므로, 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 N의 함량을 0.010% 이하로 제어하는 것이 바람직하며, 다만 강 중에서 공업적으로 완전히 제거하는 것이 어려우므로 제조공정에서 그 부하를 허용할 수 있는 범위인 0.001%를 하한으로 제어함이 바람직하다.

P: 0.020% 이하

인(P)은 제강 중 필연적으로 강 중에 함유되는 원소로서, 그 함량이 과다하면 용접성 및 인성을 저해할 뿐만 아니라, 응고시 슬라브 중심부 및 오스테나이트 결정립계에 쉽게 편석되어 인성을 저해하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 P의 함량을 최소화하는 것이 바람직하며, 제강공정상 발생되는 부하를 고려하여 그 함량을 0.020% 이하로 제한함이 바람직하다.

S: 0.005% 이하

황(S)은 강 중 불가피하게 첨가되는 불순물 원소로서, 일반적으로 Cu와 반응하여 CuS를 형성함으로써 부식반응에 영향을 미치는 강 내 Cu의 함량을 감소시키며, 이로 인해 내식성이 열위하게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 S의 함량을 최소화하는 것이 바람직하며, 제강공정상 발생되는 부하를 고려하여 그 함량을 0.005% 이하로 제한함이 바람직하다.

Cr: 1.0% 초과~3.0%

크롬(Cr)은 CO₂가 함유된 환경에서 강재의 내식성 향상에 크게 기여하고, 강재 표면에 안정한 피막을 형성하는데에 유리한 원소이다. 특히, 상술한 Al과 함께 첨가시 더욱 용이하게 강재 표면에 안정한 피막이 형성되어 내식성을 향상시킬 수 있다.

이를 위해서는 1.0% 초과하여 Cr을 함유하는 것이 바람직하나, 그 함량이 3.0%를 초과하여 너무 과도하면 인성과 용접성에 악영향을 미치므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Cr의 함량을 1.0% 초과~3.0%로 제어하는 것이 바람직하다.

Cu: 0.05~0.50%

구리(Cu)은 상기 Cr과 함께 첨가시 Fe의 용출을 지연시켜 부식저항성을 향상시키는데 유효한 원소이다.

이를 위해서는 0.05% 이상으로 Cu를 첨가하는 것이 바람직하나, 만일 그 함량이 0.50%를 초과하게 되면 슬라브 제조시 표면균열을 유발하여 국부부식 저항성을 떨어뜨리고, 압연을 위한 슬라브 재가열시 융점이 낮은 Cu가 강의 입계에 침투하여 열간가공시 크랙을 유발할 우려가 있으므로, 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Cu의 함량을 0.05~0.50%로 제한함이 바람직하다.

본 발명에 의한 파이프용 강재는 상술한 성분조성 이외에, 본 발명에서 목표로 하는 물성을 더욱 향상시킬 목적에서 아래의 성분들을 추가적으로 더 포함할 수 있다. 이때, 하기 성분들은 1종만을 선택하여 첨가될 수 있으며, 2종 이상으로 복합되어 첨가될 수도 있다.

Ni: 0.05~0.50%

니켈(Ni)은 상술한 Cu와 마찬가지로 0.05% 이상으로 첨가하는 경우 부식 저항성 향상에 유효하다. 또한, Cu와 함께 첨가하면 Cu와 반응하여 융점이 낮은 Cu 상의 생성을 억제하여 열간가공시 크랙의 발생을 억제하는 효과도 있다. 더불어, Ni은 모재의 인성향상에도 유효한 원소이다.

하지만, 고가의 원소로서, 그 함량이 0.50%를 초과하게 되면 경제적인 측면에서 불리할 뿐만 아니라, 용접성을 저해하는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서 상기 Ni의 첨가시 그 함량을 0.05~0.50%로 제한함이 바람직하다.

한편, 상기 Ni에 의한 부식저항성 향상효과는 Cu에 비해 높지 않으므로, 이러한 Ni을 다량첨가 하기보다는, Cu에 첨가에 의한 표면균열을 억제하기 위한 목적에서 Cu 함유량의 1.5배 이하로 함유하는 것이 바람직하다.

Mo: 0.01~0.50%

몰리브덴(Mo)은 부식 저항성 향상에 기여하는 원소로서, 그 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.01% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 Mo을 첨가함으로써 부식 저항성 향상을 얻기 위해서는 상기 Mo이 강재 내에 고용되어야 한다. 즉, 고용된 Mo이 강재 표면에 부식생성물 중 MoO₄ ^-를 생성시킴으로써 내식성 향상 효과를 얻을 수 있는 것이다.

이러한 Mo의 함량이 고용한도를 넘을 경우, 고용되고 남은 Mo이 C와 결합하여 탄화물을 형성함으로써 강도 향상에 기여하는 효과가 있을 수 있으나, 상기 탄화물은 기지조직과 갈바닉을 형성하여 오히려 부식속도를 증가시킬 우려가 있고, 탄화물의 크기가 조대할 경우 탄화물과 강재 계면에 형성된 공공(void)이 국부부식의 개시점으로 작용하여 국부부식 저항성을 저해하는 문제가 있다.

따라서, 이를 고려하여 본 발명에서는 상기 Mo의 첨가시 그 함량을 0.01~0.50%로 제한함이 바람직하다.

Ca: 0.0005~0.0050%

칼슘(Ca)은 MnS 개재물을 구상화시키는 역할을 하는 원소로서, 상기 Ca은 S과 반응하여 CaS를 형성하여 Mn과 S의 반응을 억제함에 따라 압연시 연신 MnS의 생성을 방해하는 효과가 있다.

상기와 같이 형성된 CaS는 수용액 내에서 용해되어 수용액의 pH를 높이는 역할을 하며, 용액의 pH가 올라갈수록 강재 표면에 안정한 부식피막의 생성이 용이해지므로, 내식성 향상에 기여하게 된다.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.0005% 이상으로 Ca을 첨가하는 것이 바람직하나, 이러한 Ca은 휘발성이 커 수율이 낮은 원소이므로 제강공정에서 발생되는 부하를 고려하여 그 상한을 0.0050%로 제한함이 바람직하다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

상술한 성분조성을 만족하는 본 발명의 파이프용 강재는 미세조직이 페라이트 및 펄라이트 복합조직으로 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 페라이트는 면적분율 50~95%로 포함하고, 펄라이트는 5~50%로 포함하는 것이 바람직하다. 만일 펄라이트의 분율이 50%를 초과하게 되면 페라이트와 갈바닉 부식을 일으켜 강재의 부식속도가 증가하게 되는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다. 반면, 그 분율이 5% 미만이면 항복강도가 300MPa 이하로 강관으로 사용하기에 충분한 강도를 확보할 수 없게 되는 문제가 있다.

이하에서는, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 본 발명의 파이프용 강재를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 파이프용 강재는 개략적으로 상술한 성분조성을 만족하는 강 슬라브를 준비한 다음, 이를 재가열, 열간압연 및 공냉하는 공정을 거쳐 열연강판으로 제조하는 방법을 제공한다.

이하, 각 단계별 상세한 조건에 대하여 설명한다.

재가열 공정

주조공정을 통해 제조된, 본 발명의 성분조성을 갖는 강 슬라브를 조압연기에서 열간압연 가능하도록 재가열하며, 이때 압연이 가능하도록 재가열 온도범위를 1000~1300℃로 제한함이 바람직하다.

재가열 온도가 1000℃ 미만이면 조압연기에서 압연이 제대로 이루어지지 못하는 문제가 있으며, 재가열 온도가 높을수록 높은 온도에서의 압연이 용이해질 수는 있으나, 재가열시 산화에 의한 표면품질 열화 및 강재의 손실이 커지는 문제가 있으므로, 이를 고려하여 재가열 온도의 상한을 1300℃로 제한함이 바람직하다.

열간압연 공정

상기에 따라 재가열된 강 슬라브를 조압연 및 마무리 열간압연을 거쳐 열연강판으로 제조하는 것이 바람직하다. 이때, 각 압연공정의 온도범위는 통상의 파이프용 강재를 제조하는 조건으로 설정할 수 있으며, 그 온도범위에 대하여 특별히 한정하지 아니한다.

다만, 목표로 하는 두께까지 열간압연을 행하는 것이 바람직하며, 일 예로 마무리 열간압연시 Ar3 이상에서 실시함이 바람직하다. 만일, 마무리 압연시 그 온도가 Ar3 미만이면 압연시 페라이트 상에 기해지는 변형에 의해 내식성이 저해될 수 있으므로 바람직하지 못하다.

상기에 따라 제조된 열연강판을 상온까지 공냉함으로써, 본 발명에서 목표로 하는 파이프용 강재를 제공할 수 있다.

본 발명은 상술한 파이프용 강재뿐만 아니라, 상기 강재를 ERW 또는 SAW 등과 같은 다양한 용접방법으로 용접하기 위한 용접용 강관을 포함할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

하기 표 1의 성분조성을 갖는 강 슬라브를 준비한 후 이를 1000~1300℃에서 재가열하였다. 이후, 각각의 강 슬라브를 조압연 및 마무리 열간압연한 다음, 공냉하여 15mm 두께의 열연강판을 제조하였다. 상기 마무리 열간압연은 Ar3 이상의 온도에서 실시하였다.

상기에 따라 제조된 각각의 열연강판을 실린더 모양의 시편으로 가공한 다음, 도 1에 나타낸 전기화학장치를 이용하여 부식속도를 평가하였다.

이때, 상기 전기화학시험은 강재의 내식성을 평가하기 위한 것으로서, 1% NaCl 용액에서 실시하였으며, 시편을 상기 장치에 장입하기 전에 용액 내 산소를 제거하기 위하여 질소를 1시간 이상 퍼징(purging)하였다. 이후, 1기압 분위기에서 CO₂ 가스를 용액 중에 연속적으로 주입하면서 시험을 실시하였다. 용액의 pH는 4.0~6.6으로 변화시켰으며, 온도는 상온에서 80℃까지 변화시켰다.

구체적인 전기화학시험시 조건은 하기 표 2에 나타내었다.

상기 부식시험 결과는 표 3에 나타내었다.

이때, 용액온도에 따라 측정값이 다르므로, 25℃에서는 동전위 시험을 이용하여 부식속도를 측정하였으며, 70℃와 80℃에서는 직선분극시험을 이용하여 장시간 동안 CO₂를 흘려주는 용액 내에 침지하면서 시간에 따른 부식속도를 측정하였다.

강종	성분조성(중량%)
강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Cu	Cr	Ni	Mo	Ca
발명강2	0.04	0.25	1.80	0.015	0.0018	0.030	0.006	0.1	1.5	0.3	0	0
발명강3	0.07	0.24	1.40	0.008	0.0025	0.026	0.004	0.1	2.5	0.5	0	0
발명강5	0.12	0.30	1.05	0.011	0.0029	0.020	0.0055	0.25	1.5	0	0.2	0
발명강6	0.12	0.40	1.18	0.017	0.0014	0.035	0.0065	0.3	2.0	0	0.3	0
발명강10	0.25	0.25	0.85	0.0088	0.0019	0.030	0.006	0.2	2.0	0.2	0.2	0
비교강1	0.07	0.25	1.50	0.014	0.0025	0.024	0.005	0	0	0	0	0
비교강2	0.12	0.20	1.01	0.020	0.0014	0.031	0.005	0	0	0.1	0	0
비교강3	0.25	0.24	0.80	0.008	0.0010	0.035	0.007	0	0	0	0	0.001
비교강4	0.10	0.20	1.50	0.015	0.0025	0.025	0.006	0.3	0	0	0.2	0
비교강5	0.05	0.30	1.00	0.012	0.0020	0.030	0.005	0.5	0	0.3	0	0
비교강6	0.20	0.15	1.05	0.010	0.0018	0.020	0.006	0	0.1	0	0	0.002
비교강7	0.06	0.20	1.11	0.009	0.0010	0.026	0.006	0	0.3	0.1	0	0
비교강8	0.25	0.20	0.60	0.014	0.0031	0.019	0.005	0.2	0	0	0	0.0025

구분	시험용액	CO₂ 분압	용액 pH	용액 온도
조건 1	1% NaCl	1 bar	4.0	25℃
조건 2	1% NaCl	1 bar	5.9	70℃
조건 3	1% NaCl	1 bar	6.6	80℃

강종	시험조건	25℃부식속도(mm/y)	48hr침지 후 부식속도(mm/y)	최소부식속도 도달시간
발명강 2	조건 1	0.6	-	-
	조건 2	-	1.1	160
	조건 3	-	0.05	52
발명강 3	조건 1	0.55	-	-
	조건 2	-	1.1	100
	조건 3	-	0.05	39
발명강 5	조건 1	0.49	-	-
	조건 2	-	1.0	80
	조건 3	-	0.08	47
발명강 6	조건 1	0.45	-	-
	조건 2	-	0.9	75
	조건 3	-	0.07	45
발명강 10	조건 1	0.51	-	-
	조건 2	-	0.07	40
	조건 3	-	0.15	47
비교강 1	조건 1	0.91	-	-
	조건 2	-	1.6	도달하지 않음
	조건 3	-	0.45	72
비교강 2	조건 1	0.93	-	-
	조건 2	-	1.7	도달하지 않음
	조건 3	-	0.43	75
비교강 3	조건 1	0.98	-	-
	조건 2	-	1.6	도달하지 않음
	조건 3	-	0.43	71
비교강 4	조건 1	0.89	-	-
	조건 2	-	1.8	도달하지 않음
	조건 3	-	0.41	76
비교강 5	조건 1	0.88	-	-
	조건 2	-	1.9	도달하지 않음
	조건 3	-	0.45	74
비교강 6	조건 1	0.91	-	-
	조건 2	-	1.8	도달하지 않음
	조건 3	-	0.4	72
비교강 7	조건 1	0.89	-	-
	조건 2	-	1.9	도달하지 않음
	조건 3	-	0.41	71
비교강 8	조건 1	0.92	-	-
	조건 2	-	2.0	도달하지 않음
	조건 3	-	0.41	72

(상기 표 3에서 최소부식속도에 도달하는 시간은 그 단위가 Hr 이다.)

상기 표 1 및 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 성분조성을 모두 만족하는 발명강들의 경우에는 상온(25℃)에서 부식속도가 최소 25%, 최대 50%까지 감소된 것을 확인할 수 있다.

특히, 조건 3에 해당하는 80℃ 환경에서는 48Hr 후 부식속도가 비교강 대비 적게는 50%, 많게는 75%까지 감소되었다.

조건 2에 해당하는 70℃ 환경에서는 발명강들의 부식속도가 비교강들 대비 감소하였을 뿐만 아니라, 발명강들의 경우 시간이 지남에 따라 부식속도가 점차적으로 감소하여 일정시간이 경과한 후에는 최저 부식속도에 도달한 후 유지되었다. 반면, 비교강들은 시간이 경과하더라도 부식속도가 지속적으로 증가하여 높은 부식속도가 유지되는 것을 확인할 수 있다.

도 2는 조건 2 및 3에 해당하는 70℃ 및 80℃의 환경에서 부식시험결과를 그래프로 나타낸 것으로서, 발명강들의 경우 초기 부식속도가 증가하다가 40시간 이후에는 급격히 부식속도가 감소하여 0.1mm/y의 낮은 부식속도로 유지되면서, 거의 부식이 진행되지 않는다. 반면, 비교강들의 경우 지속적으로 부식속도가 증가하고, 180Hr 이후에는 1.5mm/y의 빠른 부식속도를 보인다.

도 3은 비교강 1과 발명강 2에 대해 조건 2로 부식시험 후 표면을 SEM으로 관찰한 결과를 나타내 것으로서, 발명강 2의 경우 부식생성물이 표면에 치밀하게 형성되는 반면, 비교강 1의 경우에는 부식생성물이 치밀하게 형성되지 못한 것을 확인할 수 있다.

이를 통해 볼 때, 발명강들에서 부식속도가 감소된 것은 표면에 형성된 부식생성물이 부식을 억제하는 보호피막의 역할을 함에 기인한다.

1. Reference electrode
2. Temperature probe
3. Gas outlet
4. Luggin capillary
5. Platinum counter electrode
6. Hot plate
7. Condenser
8. pH electrode
9. CO₂ purge tube
10. Sample
11. Magnetic stir bar

Claims

중량%로, 탄소(C): 0.03~0.30%, 실리콘(Si): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.10%, 질소(N): 0.001~0.010%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 크롬(Cr): 1.0% 초과~3.0%, 구리(Cu): 0.05~0.50%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로 면적분율 50~95%의 페라이트 및 5~50%의 펄라이트 복합조직으로 구성되는 부식환경에서 내식성이 우수한 파이프용 강재.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 강재는 중량%로, 니켈(Ni): 0.05~0.50%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.50% 및 칼슘(Ca): 0.0005~0.0050% 중 1종 이상을 더 포함하는 부식환경에서 내식성이 우수한 파이프용 강재.
삭제
중량%로, 탄소(C): 0.03~0.30%, 실리콘(Si): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 0.5~2.0%, 알루미늄(Al): 0.01~0.10%, 질소(N): 0.001~0.010%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.005% 이하, 크롬(Cr): 1.0% 초과~3.0%, 구리(Cu): 0.05~0.50%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1000~1300℃에서 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연하여 열연강판으로 제조하는 단계; 및
상기 열연강판을 상온까지 공냉하는 단계로 이루어지고,
상기 공냉 후 면적분율 50~95%의 페라이트 및 5~50%의 펄라이트 복합조직으로 구성되는 부식환경에서 내식성이 우수한 파이프용 강재의 제조방법.
삭제
제 5항에 있어서,
상기 강 슬라브는 중량%로, 니켈(Ni): 0.05~0.50%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.50% 및 칼슘(Ca): 0.0005~0.0050% 중 1종 이상을 더 포함하는 부식환경에서 내식성이 우수한 파이프용 강재의 제조방법.