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Dead Leg 배관에서 유체 정체가 국부부식을 증가시키는 이유

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Dead Leg 배관에서 유체 정체가 국부부식을 증가시키는 이유 “물이 흐르지 않는 짧은 배관”이 왜 전체 설비보다 더 위험할 수 있을까? 산업설비의 배관을 보면 본관에서 갈라져 나와 있지만 실제 운전 중에는 거의 사용되지 않는 짧은 배관이 존재한다. 배수관, 드레인, 벤트, 계기 연결부, 샘플링 라인, 예비 배관 등이 대표적이다. 이처럼 유체가 거의 흐르지 않거나 정체되는 배관 구간 을 일반적으로 Dead Leg 이라고 한다. 겉으로 보면 단순히 사용 빈도가 낮은 작은 배관일 뿐이다. 하지만 부식공학에서는 오히려 이런 공간이 매우 중요한 관리 대상이 된다. 왜일까? 유체가 흐르지 않으면 내부의 물과 고형물, 부식생성물 등이 쉽게 제거되지 않는다. 시간이 지나면서 산소농도, pH, 염화물 농도, 수분 분포 등이 본관과 달라질 수 있다. 그리고 이러한 미세환경의 차이 가 국부적인 양극과 음극을 만들어 부식전지를 형성할 수 있다. 결국 유체 정체 ↓ 물질교환 감소 ↓ 산소농도 및 화학환경 차이 ↓ 침전물·수분 축적 ↓ 국부전지 형성 ↓ 국부부식 증가 라는 과정이 만들어질 수 있다. 특히 Dead Leg에서는 미생물이 관여하는 MIC(Microbiologically Influenced Corrosion) 까지 함께 고려해야 한다. AMPP는 저유속 영역, Dead Leg, 탱크 바닥 등에서 물과 고형물 및 바이오필름이 축적되면서 국부적인 부식이 발생할 수 있다고 설명한다. 1. Dead Leg이란 무엇인가? Dead Leg은 말 그대로 유체 흐름이 거의 없는 막힌 구간 또는 정체 구간 을 의미한다. 대표적인 형태는 다음과 같다. 사용 빈도가 낮은 분기배관 막힌 배관 끝부분 드레인 라인 벤트 라인 샘플링 라인 계기 연결 배관 예비 배관 바이패스 라인 장기간 사용하지 않는 배관 탱크와 연결된 정체 구간 중요한 것은 배관이 실제로 완전히 막혀 있느냐가 아니다. 유체가 존재하지만 ...

Under-Deposit Corrosion의 발생조건과 Deposit 하부의 국부전지 형성

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Under-Deposit Corrosion의 발생조건과 Deposit 하부의 국부전지 형성 금속 위에 쌓인 침전물이 왜 부식을 더 위험하게 만들까? 금속 표면에 녹, 스케일, 모래, 슬러지 또는 각종 침전물이 쌓여 있다고 생각해보자. 겉으로 보면 침전물이 금속을 덮고 있기 때문에 오히려 금속을 보호하는 것처럼 보인다. 실제로 어떤 침전물은 금속과 부식환경의 접촉을 제한해 일시적인 보호효과를 나타내기도 한다. 하지만 침전물이 불균일하게 쌓이고 수분과 전해질이 그 아래에 갇히면 상황이 달라진다. 침전물 아래에서는 산소의 이동이 제한되고, 침전물 바깥의 금속 표면과 산소농도 차이가 만들어질 수 있다. 그 결과 금속 표면의 일부가 상대적으로 양극(Anode) 이 되고 다른 부분이 음극(Cathode) 으로 작용하면서 국부적인 부식전지가 형성될 수 있다. 이러한 현상을 Under-Deposit Corrosion, UDC , 즉 침전물 하부 부식 이라고 한다. 특히 배관, 열교환기, 저장탱크, 보일러, 해수설비, 석유·가스 생산설비 등에서는 침전물이 부식환경을 변화시키는 중요한 원인이 될 수 있다. UDC는 오일·가스 배관의 대표적인 국부부식 문제 중 하나로 평가되고 있다. 1. Under-Deposit Corrosion이란 무엇인가? Under-Deposit Corrosion은 말 그대로 금속 표면에 형성된 침전물(Deposit) 아래 또는 주변에서 국부적으로 진행되는 부식 을 의미한다. 여기서 Deposit은 하나의 특정 물질만을 의미하지 않는다. 대표적으로 다음과 같은 물질이 금속 표면에 쌓일 수 있다. 모래 실리카 슬러지 철 산화물 철 황화물 탄산칼슘 스케일 황산염 스케일 염류 부식생성물 미생물과 바이오필름 공정 중 발생하는 고형물 실제 산업설비에서는 하나의 물질만 존재하기보다 여러 종류의 침전물이 섞여 있는 경우가 많다. 이 때문에 UDC는 단순한 한 가지 부식 메커니즘으로 설명하기 어렵다. 침전물의 종류, 두께, 다공...

Crevice Corrosion에서 산소농도 차이가 부식전지를 형성하는 과정

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Crevice Corrosion에서 산소농도 차이가 부식전지를 형성하는 과정 같은 금속인데 왜 틈새 안쪽만 집중적으로 부식될까? 스테인리스강은 일반적으로 부식에 강한 금속으로 알려져 있다. 표면에 형성되는 수동피막(Passive Film) 이 금속의 용해반응을 억제하기 때문이다. 그런데 이상한 현상이 발생할 수 있다. 금속 표면 전체가 같은 물에 노출되어 있는데도 가스켓 아래, 볼트와 금속판 사이, 겹침부, 플랜지, 침전물 아래처럼 좁은 틈새에서만 부식이 집중되는 것 이다. 이 현상이 바로 틈새부식(Crevice Corrosion) 이다. 틈새부식의 중요한 출발점 가운데 하나가 바로 산소농도 차이(Differential Aeration) 다. 틈새 바깥쪽은 공기와 접촉하면서 산소가 비교적 쉽게 공급된다. 반면 좁은 틈새 안쪽은 외부와 물질교환이 제한되어 산소가 빠르게 고갈될 수 있다. 그러면 같은 금속 표면에서 산소가 풍부한 영역 과 산소가 부족한 영역 사이에 전기화학적 차이가 만들어진다. 이 차이가 금속 표면의 양극과 음극 반응을 공간적으로 분리하면서 하나의 부식전지(Corrosion Cell) 가 형성될 수 있다. 1. Crevice Corrosion이란 무엇인가? 틈새부식은 금속과 금속 또는 금속과 다른 재료 사이에 형성된 좁은 틈에서 발생하는 대표적인 국부부식이다. 대표적인 발생 위치는 다음과 같다. 가스켓 아래 와셔 아래 볼트와 너트 주변 플랜지 접합부 겹침 이음부 용접 구조 주변 금속판 사이 침전물 아래 보온재와 금속 사이 들뜬 도막 아래 공통점은 하나다. 외부 환경과 완전히 차단되지는 않았지만 물과 이온, 산소의 이동이 제한되는 공간 이라는 것이다. 이런 공간에서는 틈새 내부와 외부의 환경이 점점 달라진다. 처음에는 틈새 안과 밖의 산소농도가 비슷할 수 있다. 하지만 시간이 지나면서 틈새 내부의 산소가 부식반응에 소비되고, 외부에서 새로운 산소가 틈새 깊숙이 공급되는...