증기배관 및 응축수 회수 배관에서의 부식(코로죤)

수적, 바람 또는 이물질의 흐름등에 의한 물리적인 열화인 침식과 달리 부식은 화학반응에 의하여 발생하는 재료의 열화입니다. 부식은 일상생활 혹은 산업플랜트에서 사용되는 금속 배관에 많은 영향을 끼칩니다.

배관내부의 부식을 방치하면 시간의 흐름에 따라 최종적으로 여러가지 부적합 사항으로 연결될 가능성이 있습니다. 배관이 약해져 파손되거나 산화생성물에 따른 에로죤, 유체의 오염, 스팀트랩의 오리피스막힘현상등이 발생할 수 있습니다.

강철의 부식

일반적으로 증기의 시스템에서 사용되는 강관은 철을 상당량 포함하고 있어, 특정 조건하에서는 녹에 약한 경향이 있습니다. 철의 녹은 공기와 물에 표면적이 노출될때의 산화로 발생하게 됩니다. 강철 응축수 회수 배관은 녹이 발생하기 쉬운 조건(산소, 물, 철)을 가지고 있어 특히 주의가 필요합니다.

잘 구성된 증기의 배관(스타트업 이후 극소의 에어및 물존재)에서는 녹의 진행은 느립니다. 또 OPEN 응축수 회수 시스템의 배관에 비하여 CLOSED 응축수 회수 시스템의 배관은 에어와 접촉하지 않기 때문에 적은 양의 녹이 발생 합니다. 하지만 에어가 확실히 배출되지 않는 경우에는(Shutdown시 시스템내부에 에어가 들어오는 경우) 부식이 진행될 가능성이 있습니다.

운전중에 녹의 발생을 줄일수 있는 방안은 응축수가 발생하는 즉시 배출시킬 수 있는 스팀트랩을 사용해 건조한 증기의 상태를 유지시키는 것 입니다. 에어벤트를 통하여 에어를 배출 시키는 것 또한 녹의 발생을 최소화 할 수 있습니다. 반면 장치의 Shutdown시에는 스팀트랩만으로 응축수를 배출 시킬 수 없는 경우가 있기 때문에 응축수가 기기 내부에 체류됩니다. 장치 내부의 응축수를 배출 시켜 주는 것으로 응축수의 체류로 인한 부식을 줄일 수 있습니다.

동관에서의 부식

동관은 저렴한 설치 비용및 설치상의 편의로 트레이스 용도로 사용됩니다. 그러나 이 동관에서도 부식은 발생을 합니다. 높은 온도와 낮은 pH의 응축수는 동이온을 용해 시킵니다. 동이온을 포함한 응축수는 스팀트랩에 도달하여 오리피스를 통하여 배출 됩니다. 이때 압력이 낮아지게 되어 응축수는 응축수와 재증발 증기로 나누어져 배출 됩니다. 응축수에 용해되어 있던 동이온은 압력이 변동되는 오리피스 부분에서 퇴적되어 최종적으로는 막히게 되는 것 입니다.

수처리 및 물의 pH모니터링등은 부식을 예방하기 위하여 중요합니다. 용존 산소의 농도를 낮게 유지하며 7-9 정도의 중성pH가 이상적 입니다. 암모니아는 때때로 pH를 낮추기 위한 수처리용으로 사용 되지만, 동관에서는 부식을 촉진 시키는 촉매로 작용하기 때문에 주의가 필요 합니다.

스테인레스 강

스테인레스 강은 일반적으로 부식에 강한 것으로 알려 져 있습니다. 하지만 사실 스테인레스강 자체가 부식에 강한 것이 아니라, 스테인레스강에는 “부동태화”(부식을 억제하는 상태) 라고 불리는 프로세스가 포함되어 있는 것입니다.

부동태화는 공기와 접촉하는 금속의 표면에 얇은 산화물의 층을 형성 시킵니다. 이 산화물의 층은 금속의 색과 광택을 유지할 수 있도록 보호해 주는 역활을 합니다. 스테인레스강의 경우는 산화물의 층이 자연적으로 만들어 져 있어 녹과 같은 부식에 대한 내식성을 가지고 있습니다.

스테인레스 강은 내식성, 내온성과 같은 장점을 바탕으로 중공업및 의료분야등의 높은 수준의 재질이 요구되는 중요한 장치에서 사용됩니다. TLV에서는 많은 스팀트랩에 스테인레스강을 채용하여 표준으로 사용하는 제품과 옵션으로 재질을 선택 할 수 있도록 하고 있습니다. 스테인레스강제품은 초기의 투자비용은 비싸 지지만 수명 및 내구성을 포함하여 고려 해 보면 이점이 더욱 많아 필요로 하고 있는 기업이 많아지고 있습니다.

그 외 문제점

배관에서 부식이 발생하면, 회수되는 응축수의 내부에 철 이온의 농도가 높아 지거나 부식생성물에 따른 에로죤이 발생할 수 있으며, 회수된 응축수를 이용하여 증기를 만드는 보일러에서 퇴적되어 스케일의 형태로 나타나는 경우도 있습니다.

부식의 방지 대책

부식을 방지하기에 가장 좋은 방안은 부식의 원인이 되는 요소를 효과적으로 줄이는 것 입니다. 적절한 스팀트랩과 에어벤트의 설치및 작업 순서의 최적화 - 특히 Shutdown시- 로 부식의 발생을 줄일 수 있습니다. 그리고 적절한 수처리와 pH의 관리는 부식을 막는 중요한 부분입니다.

마지막으로 배관의 구성 및 스팀트랩과 같은 기기의 선정에 있어서는 시스템의 구체적인 조건과 요구사항에 기초하는것이 중요합니다. 시스템이 정기적으로 Shutdown을 가진다고 하는 정보보다 구체적으로 Shutdown기간, 응축수의 체류, 에어의 혼입상태등의 정보를 알 수 있다고 한다면 정확한 대책을 세워 부식의 발생을 줄일 수 있습니다.

증기와 응축수 배관의 에로죤

응축수 회수란