KR102241674B1 - Method of coating the steel sheet for the scrubber of the ship - Google Patents

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Abstract

선박 배기가스 정화 스크러버용 강판의 코팅방법이 제공된다.
본 발명의 강판 코팅방법은, 탄소강판을 마련하는 공정; 상기 탄소강판의 표면에, 중량%로, Mo: 5~20%, Cr: 5~20%, W: 1~5%, Co: 1~5%, Fe: 1~5%, Ni: 50~75%를 포함하는 와이어를 이용하여 용사코팅함으로써 200~400㎛ 두께를 가지며 Sa 2+1/2 이상 표면 조도를 갖는 용사코팅층을 형성하는 공정; 및 상기 형성된 용사코팅층에, 포드 cup 점도로 7~14초 사이의 점도를 가지며 분자량이 1만~2만 사이의 불소계 수지를 코팅한 후, 자연 경화시킴으로써 두께 150~250㎛의 불소계 수지층을 형성하는 공정;을 포함한다.
A method of coating a steel plate for a scrubber purifying exhaust gas of a ship is provided.
The steel plate coating method of the present invention includes the process of preparing a carbon steel plate; On the surface of the carbon steel sheet, in wt%, Mo: 5-20%, Cr: 5-20%, W: 1-5%, Co: 1-5%, Fe: 1-5%, Ni: 50- A process of forming a thermal spray coating layer having a thickness of 200 to 400 μm and a surface roughness of Sa 2+1/2 or more by thermal spray coating using a wire containing 75%; And a fluorine-based resin having a viscosity of between 7 and 14 seconds with a viscosity of pod cup and a molecular weight of between 10,000 and 20,000 is coated on the formed thermal spray coating layer, and then naturally cured to form a fluorine-based resin layer having a thickness of 150 to 250 μm. The process of doing; includes.

Description

선박 배기가스 정화 스크러버용 강판의 코팅방법{Method of coating the steel sheet for the scrubber of the ship}Method of coating the steel sheet for the scrubber of the ship}

본 발명은 선박 배기가스 정화 스크러버용 강판의 코팅방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for coating a steel plate for a scrubber purifying exhaust gas of a ship.

IMO 규제에 의해 2020년부터 선박의 배출 가스 규제가 강화됨에 따라 현재 운항 중인선박 및 신규 건조되는 선박은 이 규정을 준수하기 위해 다양한 기술을 적용하고 있다. As the emission regulation of ships has been strengthened from 2020 by IMO regulations, ships currently in operation and newly built ships are applying various technologies to comply with this regulation.

신규 건조되는 선박은 대부분 LNG 연소 엔진을 적용하여 배출 가스 규제를 만족시키고 있으나, 문제는 운항 중인 선박이다. 선박의 수명은 대부분 30년 정도로서 내구연한이 얼마 남지 않은 선박의 경우 LNG 연소 엔진을 채택하기는 비용적으로 부담스러운 부분이 있어 디젤 연소엔진 후단에 배출가스를 정화하는 스크러버를 설치하여 배출 가스 규제를 만족시키고자 하는 방법이 가장 일반적이라 할 수 있다. Most of the newly built ships meet the emission gas regulation by applying the LNG combustion engine, but the problem is the ship in operation. Most ships have a lifespan of about 30 years, and for ships with a short lifespan, it is costly to adopt an LNG combustion engine.Therefore, a scrubber to purify the exhaust gas is installed at the rear end of the diesel combustion engine to regulate emissions. The way you want to satisfy is the most common.

선박용 스크러버는 총 2가지의 방식이 적용되고 있다. 첫째는 close type의 방식으로 NaOH와 같은 알카리계 용액을 탱크에 저장하여 이 용액에 배출가스를 통과시켜 정화하는 방식으로 정유화학 공정에 널리 사용되는 방식이나, 선박의 운영 조건 상 일정 시간이 지난뒤 알카리계 용액을 처리해야하는 문제점이 발생하므로 실제 적용되기는 어려운 점이 많다. 두 번째는 해수를 스크러버 챔버내에 사이클론 방식으로 살포하여 배출가스의 SOx, NOx 성분을 희석하여 정화하는 방식이다. 이는 첫번째 방법에 대비하여 정화 능력은 떨어지나, 선박의 운전 환경과 가장 맞는 방식으로 현재 대부분의 선박용 스크러버에 채택되고 있는 방식이다. A total of two types of marine scrubbers are applied. First, in a close type method, an alkaline solution such as NaOH is stored in a tank and the exhaust gas is passed through the solution to purify it.It is a method widely used in refinery chemistry processes, but after a certain time has passed due to the operating conditions of the ship. Since there is a problem in that an alkali-based solution has to be treated, there are many points that are difficult to apply in practice. The second is a method of diluting and purifying the SO x and NO x components of the exhaust gas by spraying seawater into the scrubber chamber in a cyclone method. Compared to the first method, the purification capacity is inferior, but it is a method that is most suitable for the operating environment of the ship and is currently adopted in most marine scrubbers.

이 선박용 스크러버는 대량의 해수를 뿌리는 방식으로 작동되므로 매우 극심한 부식환경에 노출된다. 메인 챔버는 다량의 해수와 산소 및 50도 정도의 온도가 작동되는 부식 환경이며, 챔버 하단부는 농축된 SOx 및 NOx가 해수와 반응하여 황산 및 질산이 침적되는 환경으로 더욱 더 심한 부식환경에 노출되는 환경이다. 이러한 극심한 부식환경에서 내구연한을 확보하기 위해 현재는 6% Mo stainless steel을 적용한 스크러버를 제작하고 있으나, 매우 고가의 소재가격과 제작 시 가공 및 용접이 매우 힘들어 막대한 제작비가 소요된다는 단점이 있다. This marine scrubber is operated by spraying a large amount of seawater, so it is exposed to a very severe corrosive environment. The main chamber is a corrosive environment in which a large amount of seawater and oxygen and a temperature of about 50 degrees are operated, and the lower part of the chamber is an environment in which sulfuric acid and nitric acid are deposited by reacting with the seawater by concentrated SO x and NO x. It is an exposed environment. Currently, in order to secure the durability in such a severe corrosive environment, a scrubber with 6% Mo stainless steel is being manufactured, but there is a disadvantage in that it takes a huge manufacturing cost due to the very expensive material price and very difficult processing and welding during manufacturing.

전술한 바와 같이, 선박의 내구 수명은 30년 정도이며, 운항중인 선박의 상황에 따라 실제 10년 이하의 내구수명만이 남은 선박에 이러한 고가의 소재를 적용한 스크러버를 장착하는 것은 매우 경제성이 떨어지므로, 이를 대체할 수 있는 경제적이며 내구성이 확보된 코팅 기술을 개발할 필요가 있다. As described above, the durability life of the ship is about 30 years, and it is very economical to install a scrubber with such an expensive material on a ship that only has a durability life of less than 10 years, depending on the situation of the ship in operation. In addition, there is a need to develop an economical and durable coating technology that can replace this.

조선용 산업에는 철강재의 부식을 방지하기 위해 다양한 코팅이 적용되고 있다. 도장, 도금 및 용사 코팅 등이 그 예로 들 수 있다. 상기 용사 코팅은 주로 고내구성을 확보해야하는 해양플랜트 위주로 적용되어 왔으며, 가장 널리 사용되는 것은 Aluminum arc thermal spray 방식이나, 용사 공정의 특성 상 다양한 금속 소재를 코팅 소재로 적용할 수 있다는 장점이 있다. 도장 방식의 경우도 다양한 물질계가 존재하며 코팅되는 소지면과 밀착력이 확보된다면 설계된 물질계의 내구수명을 구현할 수 있다는 장점이 있다. In the shipbuilding industry, various coatings are applied to prevent corrosion of steel materials. Examples include painting, plating, and thermal spray coating. The thermal spray coating has been mainly applied to offshore plants that must ensure high durability, and the most widely used is the aluminum arc thermal spray method, but it has the advantage that various metal materials can be applied as a coating material due to the characteristics of the thermal spraying process. Even in the case of the painting method, there are various material systems, and if the adhesion to the substrate to be coated is secured, the durability life of the designed material system can be realized.

그러나 선박용 스크러버의 경우 기존의 코팅을 단독으로 적용하여 예측되는 극심한 부식 환경에서 내구연한을 확보하기는 사실상 불가능하므로, 이를 극복할 수 있는 코팅기술에 대한 개발 필용성이 대두되고 있다. However, in the case of a marine scrubber, it is virtually impossible to secure the durability in the extreme corrosive environment predicted by applying the existing coating alone, and thus the necessity of developing a coating technology that can overcome this is emerging.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 탄소 강판에 해수 및 황산 등의 복합적인 부식 환경에서 고 내구성을 가지는 용사 코팅층을 형성하고, 이 코팅면에 우수한 밀착성을 갖는 최적의 도장층을 복합 형성할 있는 선박 배기가스 정화 스크러버용 강판의 코팅방법을 제공함을 목적으로 한다. Therefore, the present invention was devised to solve the problems of the prior art described above, forming a thermal spray coating layer having high durability in a complex corrosive environment such as seawater and sulfuric acid on a carbon steel sheet, and having excellent adhesion to the coated surface is optimal. It is an object of the present invention to provide a coating method of a steel plate for a ship exhaust gas purification scrubber that can form a composite coating layer of.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. It will be possible.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,

탄소강판을 마련하는 공정;A process of preparing a carbon steel sheet;

상기 탄소강판의 표면에, 중량%로, Mo: 5~20%, Cr: 5~20%, W: 1~5%, Co: 1~5%, Fe: 1~5%, Ni: 50~75%를 포함하는 와이어를 이용하여 용사코팅함으로써 200~400㎛ 두께를 가지며 Sa 2+1/2 이상 표면 조도를 갖는 용사코팅층을 형성하는 공정; 및 On the surface of the carbon steel sheet, in wt%, Mo: 5-20%, Cr: 5-20%, W: 1-5%, Co: 1-5%, Fe: 1-5%, Ni: 50- A process of forming a thermal spray coating layer having a thickness of 200 to 400 μm and a surface roughness of Sa 2+1/2 or more by thermal spray coating using a wire containing 75%; And

상기 형성된 용사코팅층에, 포드 cup 점도로 7~14초 사이의 점도를 가지며 분자량이 1만~2만 사이의 불소계 수지를 코팅한 후, 자연 경화시킴으로써 두께 150~250㎛의 불소계 수지층을 형성하는 공정;을 포함하는 선박 배기가스 정화 스크러버용 강판의 코팅방법에 관한 것이다.The formed thermal spray coating layer is coated with a fluorine-based resin having a viscosity of between 7 and 14 seconds in terms of pod cup viscosity and a molecular weight between 10,000 and 20,000, and then naturally cured to form a fluorine-based resin layer having a thickness of 150 to 250 μm. It relates to a coating method of a steel plate for a ship exhaust gas purification scrubber including a process.

상기 형성된 용사코팅층 두께 중 상부층 50%가 하부층 50%에 비하여 상대적으로 조밀하지 않도록 하여 표면 조도를 크게 하는 것이 바람직하다.It is preferable to increase the surface roughness so that 50% of the upper layer is not relatively dense compared to 50% of the lower layer of the formed thermal spray coating layer thickness.

용사코팅층 제조과정에서 상기 하부층은 7~8bar의 분사 압력으로 형성하고, 상기 상부층은 5~6bar의 분사 압력으로 형성 형성하여 그 표층의 표면조도룰 크게 하는 것이 바람직하다. In the process of manufacturing the thermal spray coating layer, it is preferable that the lower layer is formed at an injection pressure of 7 to 8 bar, and the upper layer is formed at an injection pressure of 5 to 6 bar to increase the surface roughness of the surface layer.

상기 불소계 수지는 PVDF(polyvinylidene fluoride)계 불소 수지일 수가 있다. The fluorine-based resin may be a PVDF (polyvinylidene fluoride)-based fluorine resin.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 탄소강판의 표면에 1차적으로 Ni base 소재를 arc spray 방식으로 용사코팅층을 형성함으로서 강판의 내구성을 개선함과 아울러, 상기 용사코팅층상에 2차적으로 밀착성이 우수한 불소 수지층을 형성함으로써 내식성도 우수한 선박 배기가스 정화 스크러버용 강판을 효과적으로 제공할 수 있다. The present invention having the configuration as described above improves the durability of the steel sheet by forming a thermal spray coating layer on the surface of the carbon steel sheet in an arc spray method with a Ni base material, and secondary adhesion to the thermal spray coating layer. By forming an excellent fluororesin layer, it is possible to effectively provide a steel plate for a ship exhaust gas purification scrubber that is also excellent in corrosion resistance.

도 1은 용사 코팅의 공정 조건 중 분사 압력(air pressure)을 부여함에 있어서, (a)는 약 7~8bar의 분사 압력으로 연속적으로 용사코팅층을 형성한 후, (b)는 초기 두께 50% 까지는 약 7~8bar의 분사압력을 이용하고, 이후 잔여 50% 두께에는 약 5~6bar의 분사압력을 이용하여 용사코팅층을 형성한 후 불소계 수지층을 형성하고, 이들에 대한 밀착력 테스트 결과를 나타내는 사진이다.
도 2는 도 1(a)의 복합코팅층의 단면을 보이는 SEM 사진이다.
도 3은 도 1(b)의 복합코팅층의 단면을 보이는 SEM 사진이다.
도 4는 Ni계 용사층과 우레탄계 도장을 형성 시킨 후 I cut 스크래치를 형성하여 5wt% NaCl과 2.5wt% H2SO4 환경의 가속부식 시험을 60일간 진행한 결과를 나내는 사진으로서,
(a)는 도 1(a)의 용사코팅층상에 우레탄 도장층을 형성한 경우를, (b)는 도 1(b)의 용사코팅층상에 우레탄 도장층을 형성한 경우를 나타낸다.
도 5는 Ni계 용사층과 불소계 수지층을 형성한 후 도 4와 동일한 조건에서 가속부식 시험을 진행한 결과를 나타내는 사진으로서,
(a)는 도 1(a)의 용사코팅층상에 불소계 도장층을 형성한 경우를, (b)는 도 1(b)의 용사코팅층상에 불소계 수지층을 형성한 경우를 나타낸다.
Figure 1 shows in the application of the air pressure among the process conditions of the thermal spray coating, (a) is a spraying pressure of about 7 to 8 bar, after continuously forming the thermal spray coating layer, (b) is up to 50% of the initial thickness. This is a photograph showing the result of the adhesion test result of forming a fluorine-based resin layer after forming a thermal spray coating layer using a spraying pressure of about 7~8bar, and then using a spraying pressure of about 5~6bar at the remaining 50% thickness. .
FIG. 2 is an SEM photograph showing a cross section of the composite coating layer of FIG. 1(a).
3 is an SEM photograph showing a cross section of the composite coating layer of FIG. 1(b).
4 is a photograph showing the results of an accelerated corrosion test in an environment of 5wt% NaCl and 2.5wt% H2SO4 for 60 days by forming an I cut scratch after forming a Ni-based thermal spray layer and a urethane-based coating,
(a) shows a case where a urethane coating layer is formed on the thermal spray coating layer of FIG. 1(a), and (b) shows a case where a urethane coating layer is formed on the thermal spray coating layer of FIG. 1(b).
5 is a photograph showing the result of an accelerated corrosion test under the same conditions as in FIG. 4 after forming a Ni-based sprayed layer and a fluorine-based resin layer,
(a) shows a case where a fluorine-based coating layer is formed on the thermal spray coating layer of FIG. 1(a), and (b) shows a case where a fluorine-based resin layer is formed on the thermal spray coating layer of FIG. 1(b).

이하, 본 발명을 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described.

스크러버의 부식 환경은 NaCl이 3.5~5wt%, pH가 2.5~8.4, 온도가 0~50도, SO4가 2.4~2.7g/L 정도의 환경이며, 배출 가스의 inlet 부분 배관은 부식성 물질은 없으나, 약 200도의 온도에서 견뎌야 하며, outlet 배관은 대부분의 부식성 물질을 함유하나 온도가 약 0~30도 정도의 환경이라고 할 수 있다. Corrosive environment of the scrubber is NaCl is 3.5 ~ 5wt%, and pH 2.5 to 8.4, the temperature is 0 to 50, SO 4 the environment of about 2.4 ~ 2.7g / L, inlet pipe portion of the exhaust gas is corrosive material, but However, it must withstand a temperature of about 200 degrees, and outlet piping contains most of the corrosive substances, but it can be said that it is an environment where the temperature is about 0 to 30 degrees.

이러한 부식 환경을 견딜 수 있는 소재는 현재까지 알려진 바로는 6% Mo STS, Ti, Inconel 등을 들 수 있다. 그런데 전술한 바와 같이, 스크러버를 제작하기에는 많은 비용이 소모되므로, Ni base의 Inconel 소재를 용사 코팅을 이용해 일반 탄소강을 모재로 하여 상부에 형성하고자 하였다. 그리고, 스크러버 제품의 특성 상 국부적인 파공이 생기면 제품의 수명에 문제가 되기 때문에 코팅 피막이 가지는 품질 편차를 극복하기 위해 상부에 내식성 도장을 더하여 복합코팅화를 통해 스크러버 부식 환경에서 내구수명을 확보하고자 하였다. Materials that can withstand such corrosive environments include 6% Mo STS, Ti, Inconel, etc. as known to date. However, as described above, since a lot of cost is consumed to manufacture the scrubber, it was attempted to form a Ni-based Inconel material on the upper portion of the general carbon steel by using a thermal spray coating. In addition, in order to overcome the quality deviation of the coating film, a corrosion-resistant coating was added on the top to secure the durability in the scrubber corrosive environment through complex coating, since local pores caused by the characteristics of the scrubber product become a problem for the product's lifespan. .

이때 가장 중요한 것은 탄소강-Inconel 용사코팅-내식성 도장으로 이루어지는 층 구성에서 용사코팅과 내식성 도장간의 상호 밀착력을 확보하는 부분이다. 일반적으로 용사 코팅층은 표면이 거칠기 때문에 특별한 블라스팅 처리등이 없어도 상부에 도장을 형성할 경우 만족할만한 밀착 강도가 나오나, 금번 부식 환경은 매우 가혹하므로 상부의 도장이 최소 25MPa 이상의 밀착강도가 나오게 형성시켜야 하고, 상부의 도장층이 내식/내화학특성을 가지는 불소계 도장으로 밀착강도가 상대적으로 떨어지는 도장 물질이므로 더욱더 밀착 강도 향상에 신경을 써야 한다. At this time, the most important part is the part that secures mutual adhesion between the thermal spray coating and the corrosion resistance coating in the layered structure consisting of carbon steel-Inconel thermal spray coating-corrosion resistance coating. In general, since the surface of the thermal spray coating layer is rough, satisfactory adhesion strength is obtained when a coating is formed on the top even if there is no special blasting treatment, but since the corrosion environment is very harsh, the coating on the top must be formed so that the adhesion strength is at least 25 MPa. , As the upper coating layer is a fluorine-based coating material with corrosion/chemical resistance, it is a coating material with relatively low adhesion strength, so more attention should be paid to the improvement of adhesion strength.

따라서 본 발명자는 Inconel계 용사 코팅층 형성 공정, Sa 2+1/2 이상 표면 조도 확보를 위한 용사 코팅층 마감 공정 및 상부 불소계 도장 형성 공정을 최적화함으로써 선박용 스크러버 적용 고내식성 코팅 기술을 확보할 수 있음을 확인하고 본 발명을 제시하는 것이다. Therefore, the present inventors confirmed that high corrosion resistance coating technology applied to a marine scrubber can be secured by optimizing the Inconel-based thermal spray coating layer formation process, the thermal spray coating layer finishing process to secure the surface roughness of Sa 2+1/2 or higher, and the upper fluorine-based coating forming process. And present the present invention.

이를 고려한 본 발명의 선박 배기가스 정화 스크러버용 강판의 코팅방법은 탄소강판을 마련하는 공정; 상기 탄소강판의 표면에, 중량%로, Mo: 5~20%, Cr: 5~20%, W: 1~5%, Co: 1~5%, Fe: 1~5%, Ni: 50~75%를 포함하는 와이어를 이용하여 용사코팅함으로써 200~400㎛ 두께를 가지며 Sa 2+1/2 이상 표면 조도를 갖는 용사코팅층을 형성하는 공정; 및 상기 형성된 용사코팅층에, 포드 cup 점도로 7~14초 사이의 점도를 가지며 분자량이 1만~2만 사이의 불소계 수지를 코팅한 후, 자연 경화시킴으로써 두께 150~250㎛의 불소 수지층을 형성하는 공정;을 포함한다. In consideration of this, the method of coating a steel plate for a scrubber purifying exhaust gas of a ship of the present invention includes a process of preparing a carbon steel plate; On the surface of the carbon steel sheet, in wt%, Mo: 5-20%, Cr: 5-20%, W: 1-5%, Co: 1-5%, Fe: 1-5%, Ni: 50- A process of forming a thermal spray coating layer having a thickness of 200 to 400 μm and a surface roughness of Sa 2+1/2 or more by thermal spray coating using a wire containing 75%; And a fluorine-based resin having a viscosity of between 7 and 14 seconds with a viscosity of pod cup and a molecular weight of between 10,000 and 20,000 is coated on the formed thermal spray coating layer, and then naturally cured to form a fluororesin layer having a thickness of 150 to 250 μm. The process of doing; includes.

즉, 본 발명은 탄소강판-용사코팅층-불소계 수지층이 적층된 스크러버를 제조하는 기술로서, 이하, 이를 상세히 설명하다. That is, the present invention is a technology for manufacturing a scrubber in which a carbon steel sheet-a thermal spray coating layer-a fluorine-based resin layer is laminated, and will be described in detail below.

먼저, 본 발명에서는 선박 배기가스 정화 스크러버의 제조에 이용될 수 있는 모재인 탄소강판을 마련한다. 이러한 탄소강판은 선박 배기가스 정화 스크러버의 제조에 이용될 수 있는 강도 등과 같은 제반 기계적 특성을 갖는 것이라면 특정한 강 조성성분에 제한없이 사용할 수 있으며, 냉연강판 내지 열연강판 모두를 이용할 수 있다. First, in the present invention, a carbon steel sheet, which is a base material, that can be used in the manufacture of a scrubber for purifying marine exhaust gas, is provided. Such a carbon steel sheet may be used without limitation on a specific steel composition component as long as it has various mechanical properties such as strength that can be used in the manufacture of a ship exhaust gas purifying scrubber, and both cold rolled steel sheets and hot rolled steel sheets may be used.

바람직하게는, 본 발명에서 상기 모재인 탄소강판은, 중량%로, C: 0.25%이하, Si;0.45%이하, Mn: 1.40% 이하, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 것이다. Preferably, the carbon steel sheet as the base material in the present invention is a composition comprising, by weight, C: 0.25% or less, Si; 0.45% or less, Mn: 1.40% or less, residual Fe and unavoidable impurities.

이어, 본 발명에서는 상기 탄소강판의 표면에, 중량%로, Mo: 5~20%, Cr: 5~20%, W: 1~5%, Co: 1~5%, Fe: 1~5%, Ni: 50~75%를 포함하는 와이어를 이용하여 용사코팅함으로써 200~400㎛ 두께를 가지며 Sa 2+1/2 이상 표면 조도를 갖는 용사코팅층을 형성한다. Then, in the present invention, on the surface of the carbon steel sheet, by weight %, Mo: 5-20%, Cr: 5-20%, W: 1-5%, Co: 1-5%, Fe: 1-5% , Ni: A thermal spray coating layer having a thickness of 200 to 400 μm and a surface roughness of Sa 2+1/2 or more is formed by thermal spray coating using a wire containing 50 to 75%.

본 발명에서는 산소의 공급이 원할하고 해수와 황산이 동시 작용하는 부식환경에 적합한 코팅 소재를 선정하는 것이 중요하다. In the present invention, it is important to select a coating material suitable for a corrosive environment in which oxygen is supplied smoothly and seawater and sulfuric acid act simultaneously.

본 발명의 용사 코팅의 경우 경제성 확보를 위해 Arc spraying 공정을 적용하였으며, 심각한 부식 환경에서 일정 기간의 내구성을 확보하기 위해 Ni base 용사 코팅을 실시하였다. In the case of the thermal spray coating of the present invention, an arc spraying process was applied to secure economic efficiency, and Ni base thermal spray coating was performed to secure durability for a certain period in a severe corrosive environment.

바람직하게는, Ni base 용사 소재는 중량%로, Mo: 5~20%, Cr: 5~20%, W: 1~5%, Co: 1~5%, Fe: 1~5%, Ni: 50~75%를 포함하는 와이어를 사용하여 용사코팅하는 것이다. Preferably, the Ni-based thermal spraying material is in wt%, Mo: 5-20%, Cr: 5-20%, W: 1-5%, Co: 1-5%, Fe: 1-5%, Ni: It is a thermal spray coating using a wire containing 50-75%.

또한 경제성 및 내식성을 구현하기 위한 최적 코팅 두께는를 200~400㎛로 관리함이 바람직하다. 만일 그 두께가 200㎛ 미만이면 내구성이 저하되는 반면에, 400㎛를 초과하면 층간 박리가 발생하거나 경제성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. In addition, it is desirable to manage the optimum coating thickness to be 200 ~ 400㎛ for realizing economy and corrosion resistance. If the thickness is less than 200 μm, durability is deteriorated, whereas if the thickness exceeds 400 μm, delamination may occur or economical efficiency may decrease.

한편 본 발명에서는 상기 용사 코팅층과 후술하는 불소계 수지 도장층과의 밀착력을 최대화하는 것이 중요하다. 일반적으로, 용사와 도장은 서로 화학적으로 결합하기는 어려우며, 물리적인 결합력을 향상시키는 방법으로 접근할 필요가 있다. 이러한 물리적 결합력을 극대화하는 방법은 하부의 용사코팅층 표층의 표면조도(roughness)를 코팅 품질 영향을 최소화하면서 Sa 2+1/2 이상 극대화시키는 방법을 이용할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, it is important to maximize the adhesion between the thermal spray coating layer and the fluorine-based resin coating layer described later. In general, it is difficult to chemically bond the thermal spray and paint to each other, and it is necessary to approach it in a way to improve the physical bonding strength. As a method of maximizing such physical bonding force, a method of maximizing Sa 2+1/2 or more while minimizing the effect of coating quality can be used to maximize the surface roughness of the lower surface of the thermal spray coating layer.

상세하게 설명하면, 용사 코팅층과 도장층의 밀착강도 최대화는 용사코팅 공정을 통하여 해결할 수 있다. 구체적으로, Ni계 용사 코팅을 200~400㎛의 후막으로 코팅하기 위해서는 다수의 pass를 하여야 가능하데, 이때 본 발명에서는 상기 형성된 용사코팅층 두께 중 상부층 50%가 하부층 50%에 비하여 상대적으로 조밀하지 않도록 하여 표면 조도를 크게 하는 것이 바람직하다. 용사 코팅층 두께의 약 50%는 매우 조밀(dense)한 피막을 형성시키고 나머지 50%는 표면 조도를 극대화시키는 방법으로 형성시키면 그 상부의 도장층과의 물리적 결합력을 극대화 시킬 수 있다. In detail, maximizing the adhesion strength between the thermal spray coating layer and the paint layer can be solved through the thermal spray coating process. Specifically, in order to coat the Ni-based thermal spray coating with a 200-400 μm thick film, it is possible to perform a number of passes. In this case, in the present invention, the upper layer 50% of the formed thermal spray coating layer thickness is not relatively dense compared to the lower layer 50%. Therefore, it is desirable to increase the surface roughness. If about 50% of the thickness of the thermal spray coating layer is formed by forming a very dense film and the remaining 50% is formed by maximizing the surface roughness, the physical bonding force with the upper coating layer can be maximized.

전술한 용사코팅층의 구조는 용사코팅 공정 조건 중 air pressure를 변경함으로써 형성할 수 있다. 바람직하게는, 상기 하부층은 7~8bar의 분사 압력으로 형성하여 조밀한 코팅층을 형성하고, 상기 상부층은 5~6bar의 분사 압력으로 형성하여 표층의 표면조도를 극대화시킬 수 있다. The structure of the above-described thermal spray coating layer can be formed by changing the air pressure during the thermal spray coating process conditions. Preferably, the lower layer is formed at a spray pressure of 7 to 8 bar to form a dense coating layer, and the upper layer is formed at a spray pressure of 5 to 6 bar to maximize the surface roughness of the surface layer.

후속하여, 본 발명에서는 상기 형성된 용사코팅층에, 포드 cup 점도로 7~14초 사이의 점도를 가지며 분자량이 1만~2만 사이의 불소계 수지를 코팅한 후, 자연 경화시킴으로써 두께 150~250㎛의 불소계 수지층을 형성한다. Subsequently, in the present invention, the formed thermal spray coating layer is coated with a fluorine-based resin having a viscosity of between 7 and 14 seconds in terms of pod cup viscosity and a molecular weight between 10,000 and 20,000, and then naturally cured to have a thickness of 150 to 250 μm. A fluorine-based resin layer is formed.

즉, 본 발명에서는 용사 코팅층의 기공을 매꿈 형태로 보수하는 역할을 하는 상부의 불소계 도장층을 형성하여 sealer 역할을 하도록 하였다. 용사코팅층의 기공 사이즈가 ㎛ level이므로 이 부분을 잘 sealing 하기 위해서는 불소 수지의 분자량 및 흐름성을 이용하여야 하며, 이것이 전체 불소 도장의 내구성을 떨어뜨리지 않는 수준에서 적절히 설계되어야 할 필요가 있다. That is, in the present invention, an upper fluorine-based coating layer that serves to repair the pores of the thermal spray coating layer in a buried form is formed to act as a sealer. Since the pore size of the thermal spray coating layer is at the ㎛ level, in order to seal this part well, the molecular weight and flowability of the fluororesin must be used, and this must be properly designed at a level that does not degrade the durability of the entire fluorine coating.

전술한 바와 같이, 대략 50% 정도의 상부 용사코팅층을 5~6bar로 형성하여 표면 조도를 극대화시키면 불소수지 도장층과의 밀착력은 향상되나 용사 코팅층에 기공 등이 다수 형성되어 용사층 내구성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여, 내식성/내화학성을 가진 불소계 수지를 도장할 때 불소계 수지의 점도 및 분자량을 제어하여 용사층의 기공을 매꾸어 전체 시스템의 내구성을 향상시키는 방법을 제안한다. 즉, 용사 기공은 지름이 수 ㎛ 단위로 매우 작은 기공이므로 이 기공을 원활히 매꾸기 위해서는 불소계 수지의 흐름성을 좋게 하여야 한다. As described above, if the surface roughness is maximized by forming about 50% of the upper thermal spray coating layer at 5 to 6 bar, the adhesion to the fluororesin coating layer is improved, but the thermal spray layer durability decreases due to the formation of a large number of pores in the thermal spray coating layer. Problems can arise. Therefore, in order to solve this problem, the present invention proposes a method of improving the durability of the entire system by controlling the viscosity and molecular weight of the fluorine-based resin to fill the pores of the thermal sprayed layer when coating a fluorine-based resin having corrosion resistance/chemical resistance. That is, since the thermal spray pores are very small pores with a diameter of several µm, in order to smoothly fill these pores, the flowability of the fluorine-based resin must be improved.

이를 위하여, 본 발명에서는 상기 불소계 수지는 포드 cup 점도로 7~14초 사이의 점도를 가지며, 1만~2만 사이의 분자량을 가진 것이 바람직하다. 이보다 더 점성이 낮을 경우 불소 도장층 형성이 어려우며, 내구성 또한 저하될 수 있다.To this end, in the present invention, the fluorine-based resin has a viscosity of between 7 and 14 seconds as a pod cup viscosity, and preferably has a molecular weight between 10,000 and 20,000. If the viscosity is lower than this, it is difficult to form a fluorine coating layer, and durability may also decrease.

보다 바람직하게는, 상기 불소계 수지는 PVDF(polyvinylidene fluoride)계 불소 수지인 것이다. More preferably, the fluorine-based resin is a PVDF (polyvinylidene fluoride)-based fluorine resin.

그리고 본 발명에서는 스크러버 내부에서 발생하는 해수 부식, 황산 부식, 마찰마모 부식 및 고온 부식 등에 우수한 저항성을 부여하기 위하여, 상기 불소계 수지층의 두께를 약 150~250㎛ 범위로 관리함이 바람직하다. 스크러버 내부 용사 코팅후 불소계 수지 도장을 시공하여야 하므로, 경화는 자연건조가 가능한 불소계 도장을 적용하는 것이 바람직하다. In the present invention, in order to provide excellent resistance to seawater corrosion, sulfuric acid corrosion, friction wear corrosion, and high temperature corrosion occurring inside the scrubber, it is preferable to manage the thickness of the fluorine-based resin layer in the range of about 150 to 250 μm. Since the fluorine-based resin coating must be applied after the internal spray coating of the scrubber, it is preferable to apply a fluorine-based coating capable of natural drying for curing.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.

(실시예 1)(Example 1)

탄소 강판 표면에, 중량%로, Mo: 5~20%, Cr: 5~20%, W: 1~5%, Co: 1~5%, Fe: 1~5%, Ni: 50~75%를 포함하는 와이어를 이용하여 용사코팅하여 300㎛ 두께의 용사코팅층을 형성하였다. 이때, 용사코팅 공정 조건 중 air pressure를 변경함으로써 용사코팅층의 구조를 다르게 조절하였다. 구체적으로, 하나는 탄소강판 표면에 7~8bar의 분사압력을 부여하여 조밀한 용사코팅층을 형성하였으며, 다른 하나는 용사코팅층을 하부층은 7~8bar의 분사 압력으로 형성하여 조밀한 코팅층을 형성하고, 그 상부층은 5~6bar의 분사 압력으로 형성하여 표층의 표면조도가 크게 되도록 제어하였다. On the surface of the carbon steel sheet, in wt%, Mo: 5-20%, Cr: 5-20%, W: 1-5%, Co: 1-5%, Fe: 1-5%, Ni: 50-75% A thermal spray coating layer having a thickness of 300 μm was formed by thermal spray coating using a wire containing a. At this time, the structure of the thermal spray coating layer was adjusted differently by changing the air pressure among the thermal spray coating process conditions. Specifically, one formed a dense thermal spray coating layer by applying a spray pressure of 7 to 8 bar to the surface of the carbon steel sheet, and the other forms a dense coating layer by forming a thermal spray coating layer with a spray pressure of 7 to 8 bar on the lower layer, The upper layer was formed at an injection pressure of 5 to 6 bar, and the surface roughness of the surface layer was controlled to increase.

그리고 이와 같이, 제조된 2개의 용사코팅층 표면에 각각 포드, cup 점도로 7~14초 사이의 점도를 가지며 분자량이 1만~2만 사이인 PVDF(polyvinylidene fluoride)계 불소 수지를 200㎛의 두께로 형성한후 자연건조 경화시켰다. In this way, PVDF (polyvinylidene fluoride)-based fluororesin having a molecular weight of 10,000 to 20,000 and having a viscosity of pods and cups of between 7 and 14 seconds, respectively, on the surface of the prepared two thermal spray coating layers, to a thickness of 200 μm. After formation, it was naturally dried and cured.

도 1은 용사 코팅의 공정 조건 중 분사 압력(air pressure)을 부여함에 있어서, (a)는 약 7~8bar의 분사 압력으로 연속적으로 용사코팅층을 형성한 후, (b)는 초기 두께 50% 까지는 약 7~8bar의 분사압력을 이용하고, 이후 잔여 50% 두께에는 약 5~6bar의 분사압력을 이용하여 용사코팅층을 형성한 후 불소계 수지층을 형성하고, 이들에 대한 밀착력 테스트 결과를 나타내는 사진이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 용사코팅층을 형성함에 있어 분사압력을 달리하여 표면조도를 극대화한 본 발명의 복합코팅층이, 7~8bar로 연속적인 분사압력으로 형성된 용사코팅층에 불소계 도막층을 결합할 경우 보다 약 30% 이상의 밀착 강도가 향상되는 것을 확인할 수 있다.Figure 1 shows in the application of the air pressure among the process conditions of the thermal spray coating, (a) is a spraying pressure of about 7 to 8 bar, after continuously forming the thermal spray coating layer, (b) is up to 50% of the initial thickness. This is a photograph showing the result of the adhesion test result of forming a fluorine-based resin layer after forming a thermal spray coating layer using a spraying pressure of about 7~8bar, and then using a spraying pressure of about 5~6bar at the remaining 50% thickness. . As shown in Fig. 1, when the composite coating layer of the present invention, which maximizes the surface roughness by varying the spraying pressure in forming the sprayed coating layer, combines the fluorine-based coating layer with the sprayed coating layer formed at a continuous spraying pressure of 7 to 8 bar. It can be seen that the adhesion strength is improved by more than about 30%.

한편 도 2는 도 1(a)의 복합코팅층의 단면을 보이는 SEM 사진이며, 도 3은 도 1(b)의 복합코팅층의 단면을 보이는 SEM 사진이다. Meanwhile, FIG. 2 is an SEM photograph showing a cross-section of the composite coating layer of FIG. 1(a), and FIG. 3 is an SEM photograph showing a cross-section of the composite coating layer of FIG. 1(b).

(실시예 2)(Example 2)

도 1(a)와 도 1(b)에서 각각 제조된 Ni기 용사코팅층상에 두께 200㎛의 우레탄계 도장을 형성시켰다. 이후, 제조된 2개의 복합코팅층을 I cut 스크래치를 형성하여 5wt% NaCl과 2.5wt% H2SO4 환경의 가속부식 시험을 60일간 진행하여, 그 결과를 도 4에 나타내었다. A urethane-based coating having a thickness of 200 μm was formed on the Ni-based thermal spray coating layer prepared in FIGS. 1(a) and 1(b), respectively. Thereafter, the two prepared composite coating layers were subjected to an accelerated corrosion test in an environment of 5wt% NaCl and 2.5wt% H2SO4 for 60 days by forming I cut scratches, and the results are shown in FIG. 4.

또한 비교를 위하여, 도 1(a)와 도 1(b)에서 각각 제조된 Ni기 용사코팅층상에 포드, cup 점도로 7~14초 사이의 점도를 가지며 분자량이 1만~2만 사이인 PVDF(polyvinylidene fluoride)계 불소 수지 도막을 200㎛의 두께로 형성하였다. 그리고 제조된 2개의 복합코팅층을 I cut 스크래치를 형성하여 5wt% NaCl과 2.5wt% H2SO4 환경의 가속부식 시험을 60일간 진행하여, 그 결과를 도 5에 나타내었다. In addition, for comparison, PVDF having a viscosity of between 7 and 14 seconds as a pod and cup viscosity on the Ni-based thermal spray coating layer prepared in FIGS. 1 (a) and 1 (b), and a molecular weight of between 10,000 and 20,000 A (polyvinylidene fluoride)-based fluororesin coating film was formed to a thickness of 200 μm. In addition, the two prepared composite coating layers were subjected to an accelerated corrosion test in an environment of 5wt% NaCl and 2.5wt% H2SO4 for 60 days by forming I cut scratches, and the results are shown in FIG. 5.

도 4-5에 나타난 바와 같이, 탄소강 모재에 용사코팅층을 형성한 후, 상부 도장으로서 도 4의 우레탄계 수지 도막을 형성한 경우 보다, 도 5의 불소계 수지 도막을 형성한 경우가 보다 우수한 내부식특성을 보임을 알 수 있다.As shown in Fig. 4-5, after forming the thermal spray coating layer on the carbon steel base material, the case where the fluorine-based resin coating film of Fig. 5 is formed is more excellent than the case where the urethane-based resin coating film of Fig. 4 is formed as an upper coating. Can be seen to show.

또한 도 4-5에 나타난 바와 같이, 탄소강 모재에 표면조도를 크게 되도록 제어한 도 4(b), 도 5(b)가 그렇지 않은 도 4(a), 도 5(a) 대비 내부식특성이 우수함을 알 수 있다. In addition, as shown in Fig. 4-5, the corrosion resistance characteristics of Figs. 4(b) and 5(b), which are controlled to increase the surface roughness of the carbon steel base material, are not compared to Figs. 4(a) and 5(a). It can be seen that it is excellent.

특히, 도 5(b)와 같이, 탄소강 모재에 표면조도를 크게 되도록 제어한 용사코팅층 표면에 불소계 수지도막층을 형성한 본 발명의 경우가 가장 우수한 내뷕특성을 가짐을 확인할 수 있다. In particular, it can be seen that the case of the present invention in which a fluorine-based resin coating layer is formed on the surface of the thermal spray coating layer controlled to increase the surface roughness on the carbon steel base material as shown in FIG. 5(b) has the most excellent anti-fogging properties.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, preferred embodiments of the present invention have been described, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, various modifications within the limit not departing from the scope of the present invention. Of course this is possible. Therefore, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and should not be determined by the claims to be described later, as well as those equivalent thereto.

Claims (4)

탄소강판을 마련하는 공정;
상기 탄소강판의 표면에, 중량%로, Mo: 5~20%, Cr: 5~20%, W: 1~5%, Co: 1~5%, Fe: 1~5%, Ni: 50~75%를 포함하는 와이어를 이용하여 용사코팅함으로써 200~400㎛ 두께를 가지며 Sa 2+1/2 이상 표면 조도를 갖는 용사코팅층을 형성하는 공정; 및
상기 형성된 용사코팅층에, 포드 cup 점도로 7~14초 사이의 점도를 가지며 분자량이 1만~2만 사이의 불소계 수지를 코팅한 후, 자연 경화시킴으로써 두께 150~250㎛의 불소계 수지층을 형성하는 공정;을 포함하고,
상기 형성된 용사코팅층 두께 중 상부층 50%가 하부층 50%에 비하여 상대적으로 조밀하지 않도록 하여 표면 조도를 크게 하며, 그리고
용사코팅층 제조과정에서 상기 하부층은 7~8bar의 분사 압력으로 형성하고, 상기 상부층은 5~6bar의 분사 압력으로 형성하여 그 표층의 표면조도를 크게 하는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 정화 스크러버용 강판의 코팅방법.
A process of preparing a carbon steel sheet;
On the surface of the carbon steel sheet, in wt%, Mo: 5-20%, Cr: 5-20%, W: 1-5%, Co: 1-5%, Fe: 1-5%, Ni: 50- A process of forming a thermal spray coating layer having a thickness of 200 to 400 μm and a surface roughness of Sa 2+1/2 or more by thermal spray coating using a wire containing 75%; And
The formed thermal spray coating layer is coated with a fluorine-based resin having a viscosity of between 7 and 14 seconds in terms of pod cup viscosity and a molecular weight between 10,000 and 20,000, and then naturally cured to form a fluorine-based resin layer having a thickness of 150 to 250 μm. Including;
Of the formed thermal spray coating layer thickness, 50% of the upper layer is not relatively dense compared to 50% of the lower layer to increase the surface roughness, and
In the process of manufacturing the thermal spray coating layer, the lower layer is formed at an injection pressure of 7 to 8 bar, and the upper layer is formed at an injection pressure of 5 to 6 bar to increase the surface roughness of the surface layer. Coating method.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 불소계 수지는 PVDF(polyvinylidene fluoride)계 불소 수지인 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 정화 스크러버용 강판의 코팅방법.
The method of claim 1, wherein the fluorine-based resin is a PVDF (polyvinylidene fluoride)-based fluororesin.
KR1020190106654A 2019-08-29 2019-08-29 Method of coating the steel sheet for the scrubber of the ship KR102241674B1 (en)

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