보일러급수와 염화물 부식

보일러급수와 염화물 부식

보일러급수의 개요

완벽하다고 여겨질 만큼의 보일러급수에 필요한 용수를 자연적인 환경에서 구할 수 없습니다. 

 

따라서 보일러 용수로 사용하기 위한 목적의 급수시에 이를 사전에 처리를 해야 하며 이 때 가능한 부식되지 않고 깨끗한 상태로 유지되어야 합니다. 

 

아무리 보일러 급수를 사전에 처리한다 하더라도 눈에 보이지 않는 침전물과 스케일 형태로 남아 있게 됩니다. 적절하지 않은 상태의 보일러급수는 아래와 같은 손상을 발생할 수 있습니다.

• 보일러 순환 계통 및 급수 시스템 내에서 판 및 피팅의 부식 유발

 

• Elbow 와 연결 부위에 홈과 같은 형태의 손상을 유발

 

• 이음새 부위의 팽창 수축을 동반한 변형

 

• 튜브의 손상

 

• 강도를 저하시키지 않으면서 판 부위에 홀 생성

 

보일러급수 시스템 내에서 발생하는 유출(Leakage) 의 원인 중에 하나는 스케일 및 침전물에 의해 보일러 튜브 및 플레이트가 과열되어 발생하기도 합니다. 

 

스케일은 유로내에서 침전물처럼 외벽에 붙어 튜브를 통한 열의 발산을 지연시키고 유체와 금속의 접촉을 방해하여 접촉을 방해하고 이는 과열과 변형으로 이어지게 되며 튜브의 일부분에서는 물이 부분적으로 비워진 상태가 되어 수증기의 산소와 결합하여 연소 반응을 일으켜 금속 부분을 붉게 만들기도 합니다. 

 

유로에 발생한 스케일과 침전물은 급수의 물 성질을 변화 시켜 부식을 초래하기도 하며 쉽게 세척되지 않는다는 문제점으로 일정 기간 동안 동일한 성질의 영향을 미치게 됩니다. 

 

앞서 언급한 것처럼 보일러용수로 사용하는데 완전하다 여겨질 만큼의 성질(비 부식성, No 스케일 발생)의 공급수를 자연에서 얻을 수 없으므로 용수로 사용하기 위해 탈기기(Deaerator)와 같은 용존산소와 이산화탄소를 제거공정을 거치게 됩니다. 

 

 

 

 

보일러 급수내의 칼슘의 유형

 

• 탄산칼슘은 관내의 스케일 형성 성분 중에 가장 일반적인 유형으로 중탄산염을 제외하고 거의 물에 용해되지 않으며 자연수와 같은 형태에서 존재합니다. 탄산 칼슘은 보일러에서 비 부식성일 뿐 아니라 부식성을 중화시키는 경향을 갖고 있습니다. 중탄산칼슘은 열에 의해 쉽게 분해되어 낮은 탄산염을 남기고 보일러에서 침전을 일으킵니다. 

 

• 황산칼슘은 급수내에서 종종 존재하는데 저온상태에서 용해된 상태로 존재합니다. 보일러용수로 사용되는 과정에서 온도 상승에 의해 용해도가 감소하고 이후 결정 형태로 도자기와 같은 형태의 단단한 결정을 형성하여 스케일 제거 작업 시에 어려움을 동반합니다. 

 

• 염화칼슘은 안정 형태의 화합물로 직접 부식의 원인이 되지 않지만 특정 상황에서 마그네슘과 반응하여 염화 마그네슘을 형성하고 이는 부식을 일으키는 원인으로 이어집니다. 

 

• 질산칼슘은 보일러에서는 침전되지 않는 용해성이 높은 물질로 고온에서 잘 분해되는 성질을 가지고 있습니다. 

 

 

 

염화물 부식 (Chloride Corrosion)

 

염화물은 그 자체만으로는 무해하지만, 고온에 접촉할 때 분해될 가능성이 높으며 부식성을 가지고 있습니다. 황산 마그네슘은 비 부식성 염화물로 지칭되지만 유체내에 염화나트륨또는 질산염과 상호 작용할 때 부식을 유발하게 됩니다.

 

염화물과 질산염은 부식의 요인으로 간주하며 마그네슘에 염이 없는 경우에도 질산염은 특정 조건에서 부식성을 갖고 있는 것으로 보고 있습니다. 

 

이는 일반적으로 고압에서 작동하는 보일러에서 발생하며 압력이 높을수록 활성 상태가 될 가능성이 높습니다. 농도와 온도에 따라 차이가 발생할 수 있으나 그 양이 적을 때 농도를 낮추는 과정을 통해 독성을 감소시킬 수 있습니다.

위의 그림은 강관내부에 염화물 부식이 진행된 사진으로써 염화물 부식은 Pitting에 의해 주로 배관의 바닥면에 발생하게 됩니다. 

 

강관과 같은 철 소재의 재질은 탈염수 내에 산소가 있을 때 부식이 천천히 진행되지만 미세량의 염이 포함되어 있을 경우에는 여러가지 방식으로 부식을 유발, 촉진하게 됩니다.

황산염은 독성이 가장 높은 부식성 염으로 분류되며 특정 비율로 존재할 때 부식 작용을 빠르게 촉진 시킵니다. 

 

이는 육안으로 감지되기 전까지(누수와 같은 현상) 심각한 손상을 초래하게 됩니다. 

탈기기와 같은 공정을 거치기 전 까지 공급수 내에 산소, 이산화탄소 다량 포함되어 있다는 점에 주목할 필요가 있습니다. 

 

이산화탄소가 없을 때 산소가 부식성인지에 대한 의견의 차이가 있을지 모르지만, 미량의 수분과 이산화 탄소가 존재한다면 산소가 철과 강을 공격하여 부식을 초래하리라는 것에 주목할 필요가 있습니다. 

 

따라서 보일러 급수를 사용하기 전에 산소와 이산화탄소를 제거하는 공정을 채택하는 것이 결과적으로 부식방지에 효과적이라는 결론에 도달하게 됩니다. 

 

 

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