2017년 화공기술사 1교시 6번 토의

6. 보온재하부식(Corrosion Under Insulation)의 발생원인에 대하여 설명하시오.

일단 kosha M-116-2012 보시고

그 다음 아래의 process safety beacon

 

 

 

1. 부식의 정의

부식(corrosion)이란 금속이 그 주위환경의 여러가지 물질과 화학적 반응이나 전기 화학적 반응에 의해 발생되는 금속의 파괴 및 유효수명의 단축을 말한다. 즉, 금속의 대부분은 자연상태에 있는 광석에 많은 에너지를 가해 정련한 불안정한 물질이므로 금속의 부식에 의해 다시 안정한 자연상태로 되돌아 가려는 본능을 가 지고 있으며 이러한 성질을 재반응(React) 하려는 성질이라고 한다.

 

대부분의 금속이 금속덩어리 자체로서 보다는 이온(+ 이온 또는 – 이온)으로서의 형태가 안정적이다. 따라서 혼합물로 되돌아 가려는 성질과 마찬가지로 금속은 조 건만 갖추어진다면 이온화 하려는 경향이 있다. 그러므로 부식의 또 다른 과학적 표현으로 금속이 이온화하는 경향이라고 한다. 또한 모든 금속은 부식된다. 내식성 금속(백금, 금, 은, 구리, 스테인레스강)의 부 식생성물(녹)은 피막이 치밀하여 공기나 물을 통과하지 못하게 함으로서 부식진행을 차단한다.

2. 부식의 종류

(1) 부식용매의 성질에 따라 액체나 습기에 의한 습식부식과 고온가스와의 반응에 의한 건식부식

(2) 부식 기구에 따라 전기화학적 부식과 직접적인 화학반응에 의한 부식

(3) 부식된 금속의 외향에 따라 금속 표면이 균일하게 부식되는 균일부식과 일부만 부식되는 국부부식으로 구분되고, 후자는 거시적 국부부식과 미시적 국부부식으로 나누어진다. 거시적 부식은 공식과 같이 구조적 결함에 의한 부식이며, 결함이 없는 부분까지 부식되는 미시적 국부부식과 구별된다. 미시적 국부부식은 부식된 양이 미소하고 육안으로 직접 볼 수 있기까지 오랜 시간이 필요하다

3. 부식의 영향인자

4. 보온재하부식이란?

보온재내에 물 또는 습기 등이 침투되거나 접촉하여 국부부식이나 응력부식 균열을 야기하는 현상

5. 발생원인

- Availablilty of oxygen

- 고온

- concentration of dissolved species

- 수분침투

 

 

 

[특별기고]석유화학플랜트의 단열재 하부부식 해결방안

1990년대 후반, CUI 문제점 대두

1998년 NACE Work Group [T-5A-30a: Corrosion Protection Under Insulation]에서는 ASME C-16.40.3 위원회와 공동으로 NACE Standard RP0198 - “The Control of Corrosion Under Thermal Insulation and Fireproofing Materials - A Systems Approach”라는 관련 지침서를 발간하게 되었다. 왜냐하면 CUI 문제는 부식에 영향을 미치는 재료특성, 온도, 수분, 단열재 및 설계 등의 독립적인 인자들에 따라 매우 복잡한 현상으로 나타나기 때문에 시스템적으로 접근하고자 하였던 것이다.

NACE RP0198 표준 지침서는 검사에 대한 정보, 유지관리 및 보수 등과 같은 CUI에 영향을 미치는 각 주요 인자별로 구분하여 설명하고 있다. 특히, CUI는 각 설비들이 수분을 함유한 단열재와 접촉되어 있기 때문에 발생하게 되며, CUI를 완전히 방지하기 보다는 단열재 선택, 시공방법에 따른 설계, 검사 및 유지관리 등에 의해 완화될 수 있을 것이다. 특히, NACE RP0198은 CUI를 방지하기 위한 기본적인 첫 번째 해결방안으로 양질(high-quality)의 코팅을 사용하기를 권하고 있다. 또한 미국석유협회에서는 API 581 BRD(Risk-Based Inspection) Code 및 API 571(Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry) Code에서도 CUI에 대한 관련 내용을 수록하고 있다.

 

국내 정유사의 CUI 개선 대책은

국내에서는 대표적인 정유사에서 그동안 경험한 사례들을 중심으로 나타내 보기로 하였다. G정유사의 경우에는 1998년부터 공정별로 장치에 대하여 CUI 발생 가능부위를 집중적으로 검사하기 시작하여 2003년부터는 배관에 대하여 전체공정에 걸쳐 암면단열재를 HITLIN 단열재로 교체하기 시작하였다. 이에 투자한 투자금액은 2005 ~2006년 까지는 약 10억원의 예산을 집중 투자하였으며, 2007년에는 4억원을 배정하여 설비개선을 진행하였으며, 특히 CUI 검사에 대해서는 TF(Task Force) Team을 구성하여 취약부위에 대하여 집중적인 검사를 실시하였다.

또한, S정유사에서는 2003년부터 CUI 검사기준을 제정하였으며, 이어 2005년에는 보온 설계기준과 기존 설비 보수기준을 마련하여 시행중에 있다. 또한 최근 2010년 이후에는 여수 및 울산지역의 산업단지 전역에서 CUI에 대한 대응 및 보수를 대대적으로 진행하고 있는 실정이다.

국내 한 정유사의 경우 CUI에 대한 집중적인 검사부위를 다음과 같이 설정하고 있다.

·가동 후 약 10년이 경과된 공정의 장치 및 배관에서 집중적으로 발생

·오래된 공정부터 순차적으로 검사 실시

·암면으로 보온 되고 Service 온도가  낮은 곳

·단열재 Support Ring , Skirt 주위

·주변의 Steam Line Leak로 인하여 항상 젖어 있는 곳

·배관의 운전기간이 간헐적으로 발생되거나 운전하지 않는 곳

·항상 젖어 있는 곳(Culvert 내부)

·Line의 Service가 끝나는 곳(Steam Out Block Valve주변/Service Dead Point)

·Pocket이 형성되어 Service가 정체되는 곳

이와함께 국내 S정유사에서 실시한 CUI 예방사례를 간략히 소개하고자 한다.

·Tower Top Head의 빗물 유입 방지판 설치 : 6㎜ 두께의 Plate를 사용하여 Rain-hood를 만들어서 전 영역에 걸쳐 Fillet 용접을 실시하고 top head에 설치하였음.

·Stiffener ring 주변의 metal jacket 시공방법을 개선하였음.

·Stiffener ring의 water drain hole을 개선하였음.  : 과거에는 S/Ring당 10㎜ hole을 4개만 설치하였으나 개선작업에서는 S/Ring당 직경 1 inch hole을 2 meter당 1개씩 설치하였음.

·Stiffener ring 및 인접한 Shell 상·하 50~100㎝ 정도에 도장 개선   : 과거에는 하부도장(undercoated)만 적용하였으나 개선 작업에서는 하부도장 1회 + 상부도장 2회 실시 후 보온 실시