LiBr-H2O 3중 효용 흡수식 냉동기용 부식 억제제의 종류와 시간에 따른 탄소강의 부식 특성 :Corrosion characteristics of carbon steels depending on the type of corrosion inhibitor and time for LiBr-H2O triple-effect absorption chillers

조윤호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 조윤호 (서강대학교, 서강대학교 대학원)

지도교수: 정시영

발행연도: 2018

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2018

부식 억제제 Li₂MoO₄가 포함된 LiBr 수용액에서 용액량에 따른 탄소강 시편의 부식 특성

조윤호 , 정시영 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2018.06 학술대회자료

LiBr-H2O 3중 효용 흡수식 냉동기용 부식 억제제의 종류와 시간에 따른 탄소강의 부식 특성

조윤호 기계공학과 2018.01 학위논문

2017

LiBr-H₂O 삼중효용 흡수식 냉동기용 부식억제제의 종류에 따른 탄소강의 부식 특성

조윤호 , 정시영 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2017.11 학술대회자료

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3중 효용 흡수식 냉동기는 농도가 63%인 LiBr-H2O용액을 사용하며 시스템 가동 시, 고온 재생기(HTG)의 최대 작동 온도가 200℃이기 때문에 2중 효용에 비해 다소 심각한 부식 문제를 초래할 수 있다. 따라서, 3중 효용 흡수식 냉동기 제품을 개발할 시에 부식 억제 기술에 대한 연구는 필수적으로 선행되어야 한다.
본 연구에서는 3중 효용 흡수식 냉동기에 적합한 부식억제제를 선정하기 위해 다양한 부식 억제제가 첨가된 LiBr-H2O 용액 내에서 탄소강 (SS400)의 부식 특성을 조사하였다. 또한, 부식이 진행됨에 따라 부식 속도에 큰 영향을 미치는 부동태 피막 및 부식 억제제의 농도가 변하기 때문에 새로운 냉동기의 가동 초기에 부식 특성을 시간에 따라 조사하였다. 부식 정도를 조사하기 위해 탄소강 시편과 부식 억제제가 포함된 63%의 LiBr-H2O용액이 들어있는 Pyrex tube샘플을 제조했다. 제조된 샘플들을 200℃의 고온 오븐에 투입한 뒤 서로 다른 노출시간(25 - 3,000시간)이 지난 후에 샘플을 개봉하여 질량 손실, 용액 분석 및 현미경을 이용하여 국부적으로 발생한 부식의 깊이를 분석하였다. 흡수식 시스템이 LiBr-H2O 용액으로 채워지고 작동하기 시작하면, 용액 내의 부식 억제제 Li2MoO4는 탄소강 표면에 부동태 피막이 형성됨에 따라 소비된다. 동일한 부식 억제제 농도의 경우, 부동태 피막의 형성 및 부식 특성은 용액의 양에 따라 다를 수 있다. 따라서 3 가지 다른 V/A (용액 부피 / 표면적) 값의 효과를 평가하기위한 실험이 수행되었다. V/A 값이 너무 작으면, 2,000 시간의 운전에서 부식 억제제가 대부분 소비되고, 부동태 피막이 불안정해질 가능성이 있다.
부식 억제제 PMA, SbBr3와 비교하였을 때 Li2MoO4는 최고의 성능을 보여주었으며, 3중 효용 흡수식 냉동기의 부식억제제로 유망한 후보가 될 것으로 기대된다. 또한, 부동태피막은 시간에 따라 선형적이지 않지만 초기에 급속히 형성된다는 것을 알 수 있었다. 이러한 현상을 설명하기 위해 세 가지 단계가 제안되었고 그 특성이 논의되었다. 그리고, V/A 값을 이용하여 초기의 흡수식 냉동기에 투입되어야 하는 부식 억제제의 적절한 농도와 양에 대한 중요한 정보가 확인되었다. 따라서, 본 연구는 3중 효용 흡수식 냉동기의 개발에 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

The triple-effect absorption chiller uses LiBr-H2O solution with a concentration of 63%, and when the system is started, the maximum operating temperature of the HTG is 200 ° C, which can cause some serious corrosion problems compared to the double-effect. Therefore, when developing a triple-effect absorption chiller product, studies on corrosion inhibition technology must be preceded.
In this study, we investigated the corrosion characteristics of carbon steel (SS400) in LiBr-H2O solution with various corrosion inhibitor added to select a corrosion inhibitor suitable for a triple-effect absorption chiller. In addition, corrosion characteristics were investigated over time at the beginning of new chiller operation, especially as the concentration of passive film and corrosion inhibitor, which have a significant effect on corrosion rate as the corrosion progresses. To investigate the extent of corrosion, we prepared a sample of Pyrex tube containing a 63% LiBr-H2O solution with carbon steel specimens and corrosion inhibitor. They were placed in a high temperature oven at 200°C, and after different exposure time (0 ? 3,000 hours) the ampoules were opened and analyzed using three methods; analysis of mass loss, solution analysis, and microscopic image analysis. If an absorption system is filled with LiBr-H2O solution and starts to operate, the corrosion inhibitor Li2MoO4 in the solution is consumed as the passive films form on the surface of the carbon steel. For the same inhibitor concentration, the formation of the passive film and the corrosion characteristics can be different depending on the amount of the solution. Therefore, experiments have been performed to evaluate the effect of 3 different V/A (Solution Volume /Surface Area) values. If the V/A value was too small, it was found that most of the corrosion inhibitor was consumed in 2,000 hours of operation, and there was a possibility that passive film became unstable.
Compared with the corrosion inhibitors PMA and SbBr3, Li2MoO4 has shown the best performance and is expected to be a promising candidate for corrosion inhibitor of triple-effect absorption chillers. Also, it was found that the passive films were formed not linearly with time but rapidly at the beginning. To explain these phenomena, three different stages were proposed and their characteristics were discussed. And, V/A value was used to confirm important information on the proper concentration and amount of corrosion inhibitor to be put into the initial absorption chiller. The present study is expected to give important information for the development of triple-effect absorption chillers.

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