Incoloy 800H, KSA (Kaeri Superalloy)-6, Inconel 600 및 Hastelloy C-276 합금의 용융염에서의 부식거동을 650~850˚C 온도범위에서 조사하였다. LiCl-Li2O혼합용융염에서의 부식은 Li2O에 의한 염기성 용해 기구에 의해 진행되며, 부식속도가 LiCl에서보다 훨씬 빠르게 나타났다. 혼합용융염 LiCl-Li2O에서는 Ni기 합금의 부식속도가 Fe기 합금보다 빠르고, Mo와 W의 함량이 높은 Hastelloy C-276이 가장 빠른 부식속도를 나타내었다. 용융염 LiCl에서는 LiCrO2의 단일 부식층이 형성되고, LiCl-Li2O 혼합용융염에서는 산화물과 Ni의 2상구조의 다공성 부식층이 형성되었다.

LiCl 및 LiCl/Li2O 용융염분위기에서 오스테나이트 스테인레스강, SUS 316L과 SUS 304L의 부식특성을 650­~850˚C 온도범위에서 조사하였다. SUS 316L과 304L의 부식층은 외부 Li(CrFe)O2와 내부 Cr2O3의 2층 구조를 형성하였다. LiCl 용융염중에서는 균일한 부식충이 형성되지만, LiCl/Li2O 혼합용융염중에서는 균일한 부식충 형성외에 업계부식이 발생되는 것을 알 수 있었다. 750˚C까지 온도 증가에 따른 부식속도의 증가속도는 느리고, 750˚C 이상에서는 부식속도가 급격히 증가하였다. 용융염분위기에서 SUS 316L은 SUS 304L에 비하여 부식속도가 느려셔 보다 좋은 내식성을 나타내였다.

The structure of the scale formed on the surface of Fe - Cr - X alloys exposed to 1143K high sulfidation(Ps2 = 1.11×10-7 atm, Po2 = 3.11×10-20 atm) or sulfidation/oxidation((Ps2= 1.06×10-7 atm, (Po2 = 3.11×10-18 atm) environment has been observed and analysed using XRD, SEM/EDS. To investigate the possibility of protective film formed on the surface of the alloys, Aluminium, Nickel were selected as alloying elements. Thermodynamic phase stability diagram was used to predict the reaction path of scale formed on Fe - Cr - X alloys. Parabolic rate constant(Kp) value with 6wt% Al in Fe - 25Cr alloy decreased significantly compared with the Fe - 25Cr alloy without 6wt% Al. Since thin layer of defect free sulfide film, (Al, Cr)Sx, was formed at the alloy/scale interface. Fe - rich sulfide scale at outer layer and Cr - rich sulfide scale containing porosity at inner layer of Fe - 25Cr alloy have been observed. The reaction path for these scales could be predicted by the thermodynamic stability diagram.

인류의 문명이 점점 고화됨에 따라 부수적으로 폐기물 또한 증가하고 있는 실정이다. 최근 이러한 폐기물의 발생억제(reduce), 재사용(reuse), 재활용(recycle), 에너지자원화(recovery)에 국내를 비롯한 전 세계적인 노력이 활성화 되고 있다. 폐기물 에너지화(Waste to Energy, WTE) 기술이란 폐기물을 에너지 공급에 사용할 수 있는 다양한 연료로 전환시키는 기술이다. 도시에서 발생되는 고형폐기물(Municipal Solid Waste, MSW)을 활용한 발전보일러는 폐기물의 매립을 최소화하고, 환경 오염물질 배출을 감소시킬 뿐만 아니라, 전기나 증기와 같은 열에너지를 얻을 수 있어 각광 받고 있다. 하지만 MSW는 일반적으로 종이류, 플라스틱류, 고무류, 섬유, 가죽, 나무, 음식물 및 금속류 등 다양한 재료로 구성되어 있으며, 지역에 따라 구성요소 또한 차이가 난다. 이러한 다양 구성요소로 이루어진 MSW는 염소(Cl)등의 여러 가지 부식성 물질과 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn), 비소(As)등의 물질을 함유하고 있다. 이들 물질들은 연소 중에 서로 반응하여 염화물을 형성하여 탄소강 또는 Cr-Mo의 저합금강으로 제작된 페라이트계 보일러 튜브의 심각한 부식을 야기시킨다. SRF(Soiled Refuse Fuel) 연소 보일러의 열교환 장치(Water Wall Panel, Super Heater Tube, Economizer)를 염화물과 같은 부식성 물질로부터 보호할 필요가 있다. SRF 연소 보일러의 열교환 장치 표면을 각종 부식성 물질로부터 보호하기 위한 표면개질 방법에는 내열합금 오버레이 용접, 열융사 코팅, SiC-Epoxy 코팅, Castable 도포 등의 방법이 주로 사용된다. 본 연구에서는 SRF 연소 보일러 열교환 장치에 적용되는 내열합금 오버레이 용접을 중심으로 나머지 표면개질 방법과 비교하였다.

There increasing demand for technologies that are capable of producing heat and electric energy by burning fuels such as solid refuse fuel (SRF) and biomass to mitigate the effects of greenhouse gas emissions from fossil fuels and global warming in the field of thermal power generation. In particular, conversion of SRF into energy (Waste to Energy) is the promising technology with high economic and social benefits. The high temperature corrosion of the heat exchange tube is the most important factor that affects the economic deterioration of a circulating fluidized bed boiler using solid refuse fuel, due to operating time decrease and the periodic shutdown during plant operation. The purpose of this study was to examine the high temperature corrosion characteristics of boiler superheater tubes. The change of corrosion characteristics according to the temperature and alkali chloride salt can be investigated by analyzing the morphology of the surface and the microstructure of specimen cross-section and examining the changes in the physical and chemical properties. The degree of corrosion increased as the temperature increased and the weight of the alkali chloride specimen deposit decreased due to the volatilization of the metal chloride compound above 700°C. Deposits of KCl were found to accelerate corrosion by destroying the oxide layer and forming potassium compounds.

High temperature corrosion is a major issue in waste-to-energy (WTE) facilities because it effects running cost and energy utilization efficiency. Corrosion of heating surfaces in WTE boilers is a complex phenomenon. The purpose of this study was to analyze the high temperature corrosion characteristics of WTE boiler tubes and to determine the influences of high temperature corrosion on heat exchange. Heating surface corrosion samples for this research were obtained from a superheater tube in municipal solid refuse fuel-fired power plant. Surface morphology, microstructure and phase composition were characterized by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray diffraction analysis. The morphology of the heating surface was rough and had porous structures. The chlorine content of the surface was 7.4wt.% and the samples were mainly composed of hematite (Fe2O3) and magnetite (Fe3O4). The thermal conductivity of the corrosion samples was characterized using thermal conductivity measurements and was found to be 2.33 W/mK at 500oC. This result, which is 17 times less than that of boiler tube carbon steel (40.40 W/mK), indicates that corrosion of WTE boiler tubes is closely related to a decrease in boiler heat exchange efficiency.