해양은 풍부한 천연자원을 품고 있으며, 해양 개발은 경제적으로 매우 중요할 뿐만 아니라 한 국가의 기술력과 연구 역량을 보여주는 지표이기도 합니다. 해양 개발이 가속화됨에 따라 해저 송유관, 심해 시추 플랫폼, 해상 교량 등 해양 산업 시설의 수가 해마다 증가하고 있습니다. 그러나 해양 환경의 가혹한 부식성은 해양 금속 부품에 심각한 부식을 초래할 수 있습니다. 통계에 따르면 2016년 전 세계 부식으로 인한 경제적 손실은 GDP의 3.4%에 달했으며, 이 중 해양 구조물이 3분의 1을 차지했습니다. 따라서 해양 부식의 특성을 이해하고 해양 금속 부품 보호에 적합한 방법을 선택하는 것은 경제적으로 매우 중요한 의미를 지닙니다.

해양 환경 부식의 특징

해수는 염분을 다량 함유하고 있어 전기 전도성이 높은 우수한 전해질 용액입니다. 따라서 이러한 환경에 노출된 금속 구조물은 심각한 부식에 취약합니다. 해양 부식 환경은 해양 환경의 고유한 특성에 따라 여러 지역으로 분류할 수 있습니다.

레이저 클래딩 기술

해양 부식 방지에 레이저 클래딩 기술 적용

해양 환경에서 흔히 사용되는 S355강은 Q345강과 유사한 기계적 특성을 나타냅니다. S355강으로 제작된 구조물은 해양 환경에서 부식에 매우 취약합니다. S355강 표면에 Al-Ni-TiC-CeO2 복합 피복층을 적용한 결과, 피복 스캔 속도가 7.5mm/s일 때 5% 미만의 희석률을 달성할 수 있음을 실험적으로 확인했습니다. 서로 다른 피복 스캔 속도(6, 7, 7.5, 8mm/s)로 피복한 시편의 분극 곡선을 분석한 결과, 7mm/s로 피복한 시편이 가장 우수한 내식성을 보였으며, 더 높은 자기부식 전위와 더 낮은 자기부식 전류 밀도를 나타냈습니다. 피복 처리되지 않은 S355강과 비교했을 때, 피복 처리된 강은 내식성이 현저히 향상되었습니다. Al-Ni-TiC-CeO2 복합 피복층은 모재의 내식성뿐만 아니라 내마모성 및 경도도 향상시켜 재료의 수명을 크게 연장합니다.

해안 지역에서 수문 유압식 리프팅 피스톤은 물보라와 조석대에 노출되어 심각한 부식 환경에 처하게 됩니다. 화염 분사나 플라즈마 분사와 같은 기존의 표면 처리 기술은 종종 높은 다공성과 낮은 접착 강도라는 문제점을 안고 있습니다. 반면, 철, 니켈 또는 코발트 기반 합금 분말을 사용하는 레이저 클래딩은 피스톤 로드의 내식성을 향상시킬 수 있으며, 기존의 니켈 및 크롬 도금 방식을 대체하는 새로운 부식 방지 솔루션으로 주목받고 있습니다.

원자력 발전소의 해수 펌프 임펠러는 해수에 잠겨 있을 때 부식 및 캐비테이션 침식에 취약합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 316 스테인리스강의 내식성을 향상시키기 위해 세 가지 종류의 합금 클래딩 분말을 적용했습니다. 실험 결과, 크롬과 니켈 함량이 높은 합금 분말을 사용했을 때, 소량의 마르텐사이트를 포함하는 오스테나이트로 구성된 클래딩 층이 임펠러의 부식 문제를 크게 완화시키는 것으로 나타났습니다.

전반적으로 합금 분말은 금속 부품의 특정 부식 환경에 맞춰 조정하여 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 스테인리스강 소재는 해양 대기 환경에 사용할 수 있으며, 내마모성 성분을 함유한 니켈 기반 분말은 물보라가 튀거나 조석이 많은 지역에서 사용하기에 적합하도록 소재의 적응성을 높일 수 있습니다.

단점 레이저 클래딩 기술

표면 거칠기: 피복층의 표면이 거칠 수 있으므로, 적용 분야에 따라 표면 마감이 중요한 경우 가공이 필요할 수 있습니다.

균일성과 안정성피복층의 균일성, 제품 안정성 및 지원 장비가 아직 산업 생산 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다.

이론 연구의 공백합금 응고, 내부 물질 변화 및 피복층의 온도 분포에 대한 체계적인 연구가 부족하다.

맺음말

인류의 해양 탐사가 심화됨에 따라 해양 환경에서 사용되는 금속 장비 및 부품의 수가 증가할 것입니다. 해양 부식의 특성을 이해하고 효과적인 보호 방법을 개발하는 것은 매우 중요합니다. 레이저 클래딩 기술은 금속 부품에 내식성 합금 클래딩 층을 형성하는 데 적용될 수 있으며, 미래 해양 부식 방지에 필수적인 역할을 할 것입니다. 이 기술은 해양 인프라 보호와 해양 공학 발전에 지속적으로 크게 기여할 것입니다.