| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 가을 (11/05 ~ 11/05, 인하대학교) |
| 권호 | 10권 2호 |
| 발표분야 | 기타 |
| 제목 | 리튬용융염계 산화성분위기에서 Haynes 합금의 고온부식거동 |
| 초록 | 1. 서 론 용융염은 수용액과는 달리 비교적 새로 알려진 용매이며, 금속화합물의 용해 이외에도 고온에서 증기압과 점도가 낮고 조업온도에서 액상으로 존재하며 전기화학적 및 열적으로 안정하기 때문에 금속제조나 전기화학분야에 널리 응용되고 있다. 근래에 와서 제트엔진, 연료전지, 촉매, 태양에너지 그리고 금속정제 분야에서 용융염에 관하여 집중적으로 연구가 이루어지고 있다. 따라서 이러한 고온 용융염을 취급하는 기기 및 구조재료의 부식에 대한 연구도 지속적으로 진행되어 왔다. 특히 제트엔진과 가스터빈에서는 연료의 연소과정에서 형성된 용융황산염 Na2SO4에 의한 용융염 부식연구 및 염화물계 용융염부식에 관한 연구 등이 보고되고 있으나, 고온 용융염 취급장치의 재료선정에 필요한 총체적인 정보를 확보하기에는 어려움이 있다. 현재 연구 중인 산화물 사용후핵연료의 금속전환공정에서 산화우라늄은 고온 용융염 LiCl-Li2O계 음극에서 우라늄메탈로 환원되며, 양극에서 산소가 발생된다. 이러한 전해환원공정은 부식성이 강한 용융염상에서 이루어지고, 또한 산소가 발생되는 산화성분위기이기 때문에 이에 적합한 용융염취급 구조재료의 개발이 매우 중요하다. 이러한 공정운전조건에서 용융염취급 장치재료로서의 최적 재료 도출의 일환으로 기존의 Haynes 합금을 선정하여 용융염 LiCl-Li2O계 산화성분위기에서 부식시험을 수행하였다. 2. 실험방법 부식시험은 혼합용융염 LiCl-Li2O를 MgO 도가니에 넣고 아르곤분위기에서 가열한 후 300℃ 근처에서 수분 pickup을 제거하기 위하여 약 3시간동안 아르곤 가스를 공급하면서 가열하였다. 선택한 부식환경온도까지 도달하면 시편을 용융염에 침적시킨 후 용융염 중에 혼합가스를 공급하면서 부식시험을 행하였으며, 본 연구에 사용한 부식시험재료는 Haynes 263, X-750 및 75 이다. 부식환경온도는 650℃를 선택하였으며, 부식시간은 24 - 360시간, Li2O 농도 3 - 8wt%, 혼합가스 농도는 Ar-10%O2에서 부식시험을 수행하였다. 부식시험 후 시편은 ASTM에 의해 만든 세척액으로 초음파 세척하여 부식물을 제거하였으며, 또한 시험 후 scale과 시편의 표면과 단면을 광학현미경, 전자현미경, X-선 회절분석기 및 EPMA를 사용하여 관찰/분석하였다. 3. 결과 및 고찰 Li2O 농도가 낮을 경우 부식속도는 Haynes 263, Li2O 농도가 높을 경우에는 Haynes 75가 가장 낮게 나타났다. 부식생성물은 반응 초기에는 Cr, Fe-산화물을 형성하였으나, 반응이 진행함에 따라 Ni-산화물로 나타났다. 산화성분위기의 용융염에서 부식은 박리현상과 균열로 진행되는 것으로 나타났으며, Haynes X-750 및 75는 전면부식, Haynes 263은 국부부식의 거동을 나타내었다. 적은 양이 첨가된 합금원소들은 부식속도에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 주로 Fe, Cr, Ni의 함량에 영향을 받는 것으로 나타났다. 감사의 글 : 본 연구는 과학기술부 원자력연구개발사업의 일환으로 수행되었으며, 이에 감사드립니다. |
| 저자 | 조수행, 임종호, 정준호, 정만교, 정명수, 박성원 |
| 소속 | 한국원자력(연) |
| 키워드 | molten salt; hot corrosion |
