부식성 물질 위험성

부식성(Corrosive) 물질은 설비 및 구조물의 모재(Base material)와 산화 환원 반응(REDOX reaction)을 일으켜 물리적 손상을 입힌다. 이는 구조적 결함(Structural failure)으로 이어져 대규모 누출이나 붕괴 사고의 원인이 된다. 물질의 부식성은 저장 및 취급 조건(온도, 농도, 유속 등)에 따라 달라진다.

 

 

 

부식성 물질 위험성

부식의 주요 유형 (11 Common Types of Corrosion)

Mannan(2012)은 화학 공정에서 빈번하게 발생하는 부식을 다음과 같이 11가지 유형으로 분류한다.

1. 전면 부식 (General corrosion): 금속 표면 전체가 균일하게 소모되는 형태이다.

2. 스케일링 (Scaling): 고온 산화 반응으로 인해 금속 표면에 두꺼운 산화층이 형성되는 현상이다.

3. 층상 부식 (Exfoliation): 금속 결정 입계를 따라 부식이 진행되어 표면이 얇은 층 형태로 벗겨진다.

4. 갈바닉 부식 (Galvanic corrosion): 서로 다른 두 금속이 접촉했을 때 전위차에 의해 이온화 경향이 큰 금속이 빠르게 부식된다.

5. 틈새 부식 (Crevice corrosion): 볼트 체결부나 가스켓 사이 등 좁은 틈새에 부식성 액체가 정체되어 발생한다.

6. 공식 (Pitting): 금속 표면의 국부적인 지점에서 구멍이 뚫리는 형태의 집중 부식이다.

7. 응력 관련 부식 (Stress-related corrosion):

• 응력 부식 균열 (Stress corrosion cracking): 인장 응력과 부식 환경이 결합하여 균열이 발생하는 현상이다.
• 부식 피로 (Corrosion fatigue): 반복적인 하중(Fatigue)과 부식 환경이 동시에 작용할 때 발생한다.
• 응력 강화 부식 (Stress-enhanced corrosion): 응력이 집중된 부위에서 부식 속도가 가속화되는 현상이다.

8. 입계 부식 (Intergranular corrosion): 금속 결정의 경계면(Grain boundary)을 따라 선택적으로 부식이 진행된다.

9. 칼날 부식 (Knife-line corrosion): 용접부 인접 영역에서 칼날 모양으로 가늘고 깊게 발생하는 부식이다.

10. 침식 (Erosion): 유체의 흐름이나 난류에 의한 물리적 마찰과 화학적 부식이 복합적으로 작용한다.

11. 외부 부식 (External corrosion): 보온재 아래 부식(CUI)이나 대기 노출 등 설비 외벽에서 발생하는 부식이다.

 

 

 

설계 및 시공 단계의 관리 방안

부식 위험을 관리하기 위해 설계 단계에서 다음과 같은 기술적 의사결정을 수행한다.

• 재질 선정 (Material Selection): 공정 유체의 화학적 특성에 저항력이 있는 특수강(Stainless steel), 합금(Hastelloy) 또는 비금속 재질을 선택한다.
• 부식 여유 (Corrosion Allowance): 설비의 예상 수명 동안 발생할 것으로 예측되는 부식 두께(Cₐ)를 사전에 계산하여 설계 두께(t)에 추가한다.

t꜀ = tₛ + Cₐ

• t꜀: 최종 설계 두께 (Calculated thickness)
• tₛ: 압력 유지를 위한 최소 두께 (Structural thickness)
• Cₐ: 부식 여유 (Corrosion allowance)