압력 용기 부식의 일반적인 현상

1. 전부식(균일 부식이라고도 함)은 화학적 부식 또는 전기화학적 부식에 의해 발생하는 현상으로, 부식 매체가 금속 표면의 모든 부분에 고르게 도달하여 금속의 구성 및 조직이 비교적 균일한 상태가 되고 금속 표면 전체가 비슷한 속도로 부식됩니다. 스테인리스강 압력 용기의 경우, 낮은 pH 값의 부식 환경에서 부동태 피막이 용해되어 보호 효과를 상실하면 전부식이 발생할 수 있습니다. 화학적 부식이든 전기화학적 부식이든 전부식의 공통적인 특징은 부식 과정에서 재료 표면에 보호 부동태 피막이 형성되기 어렵고, 부식 생성물이 매체에 용해되거나 느슨한 다공성 산화물을 형성하여 부식 과정을 심화시킨다는 것입니다. 전부식의 피해는 결코 과소평가할 수 없습니다. 첫째, 압력 용기 지지 요소의 압력 면적이 감소하여 천공 누출이 발생하거나 강도 부족으로 파열 또는 폐기될 수 있습니다. 둘째로, 전기화학적 복합 부식 과정에서 H+ 환원 반응이 종종 동반되는데, 이로 인해 재료에 수소가 축적되어 수소 취성 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 이는 용접 유지 보수 시 장비의 탈수소화가 필요한 이유이기도 합니다.
2. 공식(Pitting)은 금속 표면에서 시작하여 내부로 확장되어 작은 구멍 모양의 부식 구덩이를 형성하는 국부 부식 현상입니다. 특정 환경에서 일정 시간이 지나면 금속 표면에 개별적인 부식 구멍 또는 공식이 나타날 수 있으며, 이러한 부식 구멍은 시간이 지남에 따라 깊이까지 계속 커집니다. 초기 금속 중량 손실은 적을 수 있지만, 국부 부식 속도가 매우 빠르기 때문에 장비 및 배관 벽에 구멍이 뚫려 갑작스러운 사고로 이어질 수 있습니다. 공식은 구멍의 크기가 작고 부식 생성물로 덮여 있는 경우가 많아 육안 검사가 어렵고, 공식 정도를 정량적으로 측정하고 비교하기 어렵습니다. 따라서 공식은 가장 파괴적이고 은밀한 부식 형태 중 하나로 간주됩니다.
3. 입계 부식은 입계를 따라 또는 입계 부근에서 발생하는 국부적인 부식 현상으로, 주로 입계 표면과 내부의 화학 조성 차이, 입계 불순물 또는 내부 응력의 존재로 인해 발생합니다. 입계 부식은 거시적인 관점에서 명확하게 드러나지 않을 수 있지만, 일단 발생하면 재료의 강도가 거의 순식간에 손실되어 장비의 갑작스러운 고장을 예고 없이 초래하는 경우가 많습니다. 더욱 심각한 것은 입계 부식이 입계 응력 부식 균열로 쉽게 전환되어 응력 부식 균열의 원인이 된다는 점입니다.
4. 틈새 부식은 이물질이나 구조적 요인으로 인해 금속 표면에 형성된 좁은 틈새(일반적으로 폭은 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 적용 사례에서는 플랜지 접합부, 너트 압착면, 겹침 접합부, 용접 불량 부위, 균열, 표면 기공, 제거되지 않고 금속 표면의 스케일에 침착된 용접 슬래그, 불순물 등이 틈새를 형성하여 틈새 부식을 유발할 수 있습니다. 이러한 국부 부식은 흔하고 파괴력이 매우 강하여 기계적 연결부의 건전성과 장비의 밀폐성을 손상시켜 장비 고장 및 심지어 파괴적인 사고로 이어질 수 있습니다. 따라서 틈새 부식의 예방 및 제어는 매우 중요하며, 정기적인 장비 유지 보수 및 청소가 필수적입니다.
5. 응력 부식은 모든 용기의 전체 부식 유형 중 49%를 차지하며, 방향성 응력과 부식 매체의 상승작용으로 인해 취성 균열이 발생하는 특징이 있습니다. 이러한 균열은 결정립계를 따라 발생할 뿐만 아니라 결정립 내부에서도 발생할 수 있습니다. 균열이 금속 내부로 깊숙이 진행되면 금속 구조물의 강도가 크게 저하되고, 심지어 금속 장비가 예고 없이 갑자기 손상될 수도 있습니다. 따라서 응력 부식으로 인한 균열(SCC)은 갑작스럽고 강력한 파괴력을 가지며, 일단 균열이 발생하면 확장 속도가 매우 빠르고 파손 전에 뚜렷한 경고 신호가 없어 장비 고장의 매우 위험한 형태입니다.
6. 마지막으로 흔히 발생하는 부식 현상은 피로 부식입니다. 피로 부식은 교번 응력과 부식성 매체의 복합적인 작용으로 재료 표면이 점진적으로 손상되다가 결국 파괴되는 과정을 말합니다. 부식과 재료의 교번 변형이 결합되면 피로 균열의 발생 시간과 주기 시간이 현저히 단축되고 균열 전파 속도가 증가하여 금속 재료의 피로 한계가 크게 감소합니다. 이러한 현상은 장비의 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. 살균 탱크, 온수 탱크 및 기타 장비의 내부를 6개월마다 철저히 청소하십시오. 수질 경도가 높고 장비를 하루 8시간 이상 사용하는 경우에는 3개월마다 청소하십시오.