스크랩 배관의 부식원인과 그 방지대책

[바보아빠]

배관의 부식원인과 그 방지대책

1. 부식의 정의

⑴ 부식이란, 금속이나 합금이 그 환경과의 화학적작용 또는 전기․화학적 작용에 의해 표면으로부터 산화되어 소모, 파괴되어 가는 현상을 말한다. 이때 물의 존재 하에서 발생되는 부식을 습식(wet corrosion), 물이 접하지 않는 상태에서 발생 되는 부식을 건식(dry corrosion)이라 부른다.

⑵ 습식은 수중, 땅속 그리고 대기중에서의 부식을 말하며, 비교적 저온에서 발생 되는 부식현상이고, 건식은 고온의 공기나 가스중에서의 부식이 이에 해당된다. 대체로 부식이라 하면 습식을 가리키는 경우가 많다.

환원작용(보호)

산화작용(부식)

I(방식전류)

⑶ 금속은 산화되어 안정한 상태로 돌아가려는 경향이 있다.

금속물체

양극부

e(전자)

음극부

	금 속	: 안정상태
환원반응	󰀻 󰀹	열 공급
	금속분리	: 불안정상태
산화반응	󰀻 ➡	열 방출
	부식생성물	: 안정상태

2. 부식발생 Mechanism

⑴ 부식의 발생기구는 물(전해질)과 금속의 전기․화학적 반응에 기인한다. 우선 철은 양극부에서 철이온과 전자로 나누어지며 전자를 방출하는 산화반응을 한다. ☞ 양극부 : (양극반응)

⑵ 은 철이온이 되어 물(전해질)속에 녹아들고 전자는 금속체를 통해서 음극부로 이동한다. 음극부는 물속()에 녹아 있는 산소에 의해 수산이온을 만든다.

☞ 음극부 : (음극반응)

⑶ 철이온이 수산이온과 결합하여 수산화제1철을 만든다.

☞

⑷ 다음 수산화제1철이 물속에 녹아 있는 산소와 작용하여 수산화제2철을 만든다.

☞ (붉은색)

3. 부식의 발생조건

⑴ 금속이 전해액(electrolyte)에 잠겨 있어야 하며,

환원작용(보호)

⑵ 금속표면에 양극(anode)과 음극(cathode)이 존재하여야 하며

⑶ 양극부와 음극부가 전기적으로 접촉해야 한다.

4. 부식의 원인 및 영향을 주는 인자

⑴ 외적요인(용용유온피)

① 용존산소의 영향 : 가열로 인해 물속의 용존산소가 유리되기 직전 부근에 있는 금속, 특히 철 등의 표면을 부식시킨다. 동관의 경우 산화동 피막의 형성으로 큰 문제가 없다.

② 용해성분 영향 : 가수분해하여 산성이 되는 물질은 부식성이다. 금속성분(이온, 고형물, Na, Mg 등)

③ 유속의 영향 : 유속이 너무 빠르면 산화작용으로 인한 보호피막의 박리가 일 어나 금속표면이 침식된다. 동관에 많이 나타난다. 빠를수록 부식이 용이하다.

④ 온도의 영향 : 높을수록 부식이 용이하며, 약 80℃까지는 온도상승에 따라 부식 성이 증대하나 그 이상이 되면 용존산소가 제거되어 부식성은 현저히 저하 한다.

⑤ PH : 낮을수록 부식이 쉽다. 금속은 산과 강알칼리에 부식된다.

⑵ 내적 요인(금가열응)

① 금속조직의 영향 : 결정상태에 따라 부식정도가 다르다.

(금속표면 조직의 균일정도, 금속표면의 형상)

② 금속의 가공정도의 영향 : 냉간압연은 잔류응력이 생기므로 부식이 용이하게 된다.

③ 금속의 열처리의 영향 : 열처리는 잔류응력을 제거하여 내식성을 증가시킨다.

④ 금속의 응력(Stress)의 영향 : 잔류응력이 남아 있는 부분은 특히 부식이 심 하며 Pitching(공식)이나 균열이 생김, 응력이 많을수록 부식이 용이하다.

⑶ 기타 요인(아동이탈)

① 아연에 의한 철 부식

② 동에 의한 부식

③ 이종금속에 의한 부식

④ 탈아연 현상에 의한 부식

⑤ 유리탄산에 의한 부식 : 지하수에 유리탄산이 포함되어 있으면 철이 수산화 철을 형성하며 부식된다

5. 부식으로 인한 손실 및 영향

⑴ 경제적 손실 → 부식사고로 발생하는 조업정지, 기계장치의 효율 저하

⑵ 신뢰성 및 안전성 저하

⑶ 환경오염 → 지하수 오염

6. 부식의 방지대책

⑴ 배관재의 선정(재질의 변화)

부식여유가 있는 고급재질 선정하고 지하매설배관은 강관대신 합성수지계통의 배관을 사용한다.

⑵ 배관 또는 금속표면의 피복

① 배관, 방식금속 Lining[Ti, Cu-Ni(90～10)]

② 방식에 강한 유기질 Coating(PE, 아스팔트, Tar Epoxy 등의 전기절연물을 사용)

③ 금속표면과 부식환경간에 절연을 시켜 부식을 방지하는 방법으로 페인트에 의한 도장, 아연도금, 니켈-크롬도금 등을 들수 있다.

⑶ 구조상 적절한 설계

① 이종금속의 조합을 피하고 동일재질을 사용한다.

② 불필요한 틈새, 요철을 피하고 응력이 가해지지 않도록 설계한다.

⑷ 부식환경의 제거

① 온수(순환수)온도를 50℃전후로 한 부식제어 : 물의 온도에 의해 심하게 활 성화되기 직전의 온도로 사용

② 유속제어 : 유속이 너무 빠르면 배관내의 라이닝이나 방식제에 의한 보호피 막이 파괴될 수 있으므로 유속은 가급적 작게 하는 것이 좋다.(유속을 1.5㎧ 이하로 억제)

③ 용존산소의 신속한 제거 : 회로내를 가급적 가압상태로 유지하고 최고 지점에 자동공기배출 밸브로 유리기체를 제거한다.

⑸ 산소와 금속표면과의 접촉차단

밀폐사이클에서 배관내의 공기를 완전히 배출시킨다.(에어벤트)

⑹ 서로 다른 배관 재질 사용시 절연

서로 다른 두 종류의 금속제 배관(강관+덕타일배관)을 연결할 경우, 연결부분에 절연가스켓을 설치한다.

⑺ 전기방식방법

① 양극 방식법

② 음극 방식법 : 유전양극방식(Mg, Zn, Al), 외부전원방식, 배류방식

7. 부식의 종류

⑴ 전식(Cathodic corrosion)

⑵ 국부 부식

⑶ 틈 부식

⑷ 입계부식

⑸ 침식 부식

⑹ 갈바닉 부식(Galvanic Corrosion)

⑺ 응력 부식