석유 시추 부품용 718합금의 진화

전문가 제언

○ 지난 1950년 미국의 군용 제트기가 한국전쟁에 처음으로 등장하면서 초고온에서 크리프와 고온 유황부식 저항성이 크고 충격에 안전하게 사용되는 합금이 처음으로 항공기 터빈재료로 사용된 이래 더 우수한 성능을 가지는 합금개발이 본격적으로 시작되었다. 소위 막강한 능력을 갖는 합금이라는 뜻으로 초합금(superalloy)이라고 이름이 붙여진 니켈 또는 코발트를 주성분으로 하는 첨단재료가 개발되었다. 개발 초기에는 사용최고온도가 700oC 정도이었으나 50여 년이 지난 2000년대 초반에는 최고사용온도가 1,000oC 이상의 초초합금이 개발되었다.

○ 지난 1991년, 미국 금속?재료학회의 “718 컨퍼런스” 기조강연에서 718합금을 개발한 Eiselstein은 718합금이 ‘‘기지가 강화된 합금’’으로 초임계화력발전의 파이프재료를 위한 것이었다고 하였다. 그러나 718합금은 강도와 우수한 내식성을 겸비하였기 때문에 항공기 재료로 사용되었으나 이 재료의 특성이 석유시추장비의 여러 가지부품의 후보재료로도 각광을 받게 되었다. 유정의 조건이 더 악화됨에 따라, 시추장비들이 응력부식균열과 수소취성에 의하여 파손됨에 따라 항공재료를 석유시추장비용으로 사용하기 위하여 조성과 조직을 변화시키게 되었다.

○ 석유채굴장소가 지상으로부터 해양, 더 나아가서 심해로 바뀜에 따라 채굴 깊이가 깊어지는 것은 물론 응력과 상호작용하는 해수와 원유에 의한 부식문제가 심화됨에 따라 장비 및 부품의 강도와 내식성이 심각한 문제로 대두되었다. 이러한 당면 문제해결을 위하여 합금의 조성을 변경하며 이에 따른 제조공법의 개발이 진행되어 항복강도가 1,000 MPa 이상의 최첨단 합금이 개발되어 현장에서 사용하게 될 것이다.

○ 해수 및 원유성분에 의한 부식에 부가하여 작용되는 응력이 부식을 조장하고 원유에 함유된 수소가 취성을 일으켜서 예상할 수 없는 상황에서 파손이 발생할 가능성 때문에 이를 예방하기 위한 각종 실험이 진행되고 있다. 우리나라는 아직 이러한 특수합금 생산실적이 없으나 창원 소재 재료연구소(KIMS)에서 최첨단 초합금개발을 위한 실험실적 수준의 연구는 활발히 진행되고 있다.

저자

JOHN J. DEBARBADILLO and SARWAN K. MANNAN

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

64(2)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

265~270

분석자

남*우

분석물

• 석유 시추 부품용 718합금의 진화.pdf [256,382 byte]

이미지변환중입니다.