압력 용기 부식의 일반적인 현상

1. 종합 부식(균일 부식이라고도 함)은 화학적 부식 또는 전기 화학적 부식으로 인해 발생하는 현상으로, 부식성 매질이 금속 표면의 모든 부분에 고르게 도달하여 금속의 조성과 조직이 비교적 균일한 상태가 되고, 전체 금속 표면이 비슷한 속도로 부식됩니다. 스테인리스 압력 용기의 경우, pH 값이 낮은 부식성 환경에서 부동태 피막이 용해되어 보호 효과를 잃고 종합 부식이 발생할 수 있습니다. 화학적 부식이든 전기 화학적 부식이든, 공통적인 특징은 부식 과정에서 재료 표면에 보호 부동태 피막을 형성하기 어렵고, 부식 생성물이 매질에 용해되거나 느슨한 다공성 산화물을 형성하여 부식 과정을 심화시킨다는 것입니다. 종합 부식의 피해는 과소평가할 수 없습니다. 첫째, 압력 용기 지지 요소의 압력 면적이 감소하여 천공 누출이 발생하거나 강도 부족으로 인해 파열 또는 파손될 수 있습니다. 둘째, 전기화학적 전면부식 과정에서는 H+환원반응이 흔히 수반되는데, 이로 인해 재료가 수소로 채워지고, 이로 인해 수소취성 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 이는 용접 유지관리 시 설비의 탈수소화가 필요한 이유이기도 합니다.
2. 공식(pitting)은 금속 표면에서 시작하여 내부로 확장되어 작은 구멍 모양의 부식 피트를 형성하는 국부적인 부식 현상입니다. 특정 환경 매체에서 일정 시간이 지나면 금속 표면에 개별적인 식각된 구멍이나 공식이 나타날 수 있으며, 이러한 식각된 구멍은 시간이 지남에 따라 깊이까지 계속 발전합니다. 초기 금속 중량 감소는 적지만, 국부 부식 속도가 빠르기 때문에 장비와 배관 벽에 구멍이 생기는 경우가 많아 갑작스러운 사고가 발생합니다. 공식은 크기가 작고 부식 생성물로 덮여 있는 경우가 많아 공식 정도를 정량적으로 측정하고 비교하기 어렵기 때문에 공식 부식을 검사하는 것이 어렵습니다. 따라서 공식 부식은 가장 파괴적이고 잠행성 부식 형태 중 하나로 간주될 수 있습니다.
3. 입계 부식은 결정립계를 따라 또는 결정립계 근처에서 발생하는 국소적인 부식 현상으로, 주로 결정립 표면과 내부 화학 조성의 차이, 그리고 결정립계 불순물이나 내부 응력의 존재로 인해 발생합니다. 입계 부식은 거시적인 수준에서는 명확하게 나타나지 않을 수 있지만, 일단 발생하면 재료의 강도가 거의 순간적으로 손실되어 종종 예고 없이 장비의 갑작스러운 고장으로 이어집니다. 더 심각한 것은, 입계 부식이 쉽게 입계 응력 부식 균열로 전환되어 응력 부식 균열의 원인이 된다는 것입니다.
4. 틈새 부식은 이물질이나 구조적 이유로 금속 표면에 형성된 좁은 틈새(폭은 보통 0.02~0.1mm)에서 발생하는 부식 현상입니다. 이러한 틈새는 유체가 유입되어 정체될 수 있을 만큼 충분히 좁아야 부식이 발생할 수 있는 조건을 제공합니다. 실제 적용에서는 플랜지 접합부, 너트 다짐면, 겹침 접합부, 용접되지 않은 이음매, 균열, 표면 기공, 스케일 금속 표면에 세척 및 퇴적되지 않은 용접 슬래그, 불순물 등이 틈새를 형성하여 틈새 부식을 유발할 수 있습니다. 이러한 형태의 국소 부식은 흔하고 파괴력이 매우 강하며, 기계적 연결부의 무결성과 장비의 기밀성을 손상시켜 장비 고장 및 심지어 파괴적인 사고로 이어질 수 있습니다. 따라서 틈새 부식의 예방 및 관리가 매우 중요하며, 정기적인 장비 유지보수 및 청소가 필요합니다.
5. 응력 부식은 모든 용기의 총 부식 유형의 49%를 차지하며, 방향성 응력과 부식성 매질의 상승 효과로 인해 취성 균열을 유발하는 특징이 있습니다. 이러한 균열은 결정립계를 따라 발생할 뿐만 아니라 결정립 자체를 관통하여 발생할 수도 있습니다. 금속 내부까지 균열이 깊게 진행되면 금속 구조의 강도가 크게 저하되고, 심지어 금속 장비가 예고 없이 갑자기 손상될 수도 있습니다. 따라서 응력 부식 유도 균열(SCC)은 갑작스럽고 강력한 파괴력을 지니며, 균열이 형성되면 확장 속도가 매우 빠르고 파손 전에 뚜렷한 경고가 없어 매우 위험한 장비 고장 유형입니다.
6. 마지막으로 흔한 부식 현상은 피로 부식으로, 교번 응력과 부식성 매체의 복합 작용으로 재료 표면이 점진적으로 손상되어 파단되는 과정을 말합니다. 부식과 재료 교번 변형의 복합적인 영향으로 피로 균열의 시작 시간과 주기가 현저히 단축되고 균열 전파 속도가 증가하여 금속 재료의 피로 한계가 크게 감소합니다. 이러한 현상은 장비 압력 요소의 조기 고장을 가속화할 뿐만 아니라 피로 기준에 따라 설계된 압력 용기의 수명을 예상보다 훨씬 단축시킵니다. 스테인리스강 압력 용기의 피로 부식과 같은 다양한 부식 현상을 방지하기 위해 사용 과정에서 다음과 같은 조치를 취해야 합니다. 멸균 탱크, 온수 탱크 및 기타 장비의 내부를 6개월마다 철저히 청소합니다. 수경도가 높고 장비를 하루 8시간 이상 사용하는 경우 3개월마다 청소합니다.