고무라이닝

 

오늘의 궁금한 이야기 주제는 "고무라이닝" 입니다.

 

개요

Plant Industry의 공정은 다양한 화학적 성분을 가지고 있는 유체를 다루게 됩니다. 유체를 이송시켜주기 위한 배관의 재질은 보편적으로 Carbon Steel 계열을 가장 많이 사용하고 있습니다. 또한 저장용 탱크나 열효관기의 Chamber 등과 같이 다양한 Vessel류 장치에 또한 폭 넓게 사용중인 재질입니다. Carbon Steel 계열은 염소에(Chloride)의한 부식 저항성이 낮고 Chromium이나 Molybdenum, Nitrogen과 같이 산화막 피막을 형성하는 화학적 성분이 없거나 낮기 때문에 Stainless Steel 계열 재질보다 부식율이 상당히 높습니다. 때문에 도색을 하거나 Coating을 하는등의 기본적인 방법을 적용하게 됩니다. 고무라이닝 또한 같은 맥락에서 사용되는 기법중에 하나 입니다. 예를 들어 Plant equipment 중에서 해수를 냉각수로 사용하는 장치가 있다고 가정해 보겠습니다. 해수는 Chloride의 함유량이 많기 때문에 Carbon steel 계열의 재질에 부식등의 심각한 영향을 미치게 됩니다. 이러한 경우는 Chloride계열에 높은 저항성을 가지고 있는 Stainless steel 계열이나 FRP등을 사용하면 손 쉽게 해결할 수 있지만 비용등의 문제로 인해서 고무라이닝을 적용해야 할 때가 있습니다.

목적

고무라이닝은 고저항성 재질(SS) 대비 상대적으로 비용이 경제적이며 높은 내부식성을 가지고 있습니다. 그렇기 때문에 폭 넓게 사용되고 있는 기법중에 하나입니다. 앞에서 설명한 것처럼 고무라이닝을 하는 주된 목적은 장치의 수명을 향상시키고 부식성 Fluid의 효율적인 저장과 이송에 그 목적이 있습니다.

Design

고무라이닝 작업은 특수한 영역으로 자동화나 기계가공을 통해서 얻어지는 것이 아닌 대부분 공정이 수작업을 통해서 진행되기 때문에 경험이 많은 전문업체를 통해서 진행했을 때 고 품질을 얻을 수 있습니다. 고무라이닝 작업전에 선행되어하는 사항은 제품에 대한 실물이나 도면이 필요합니다. 도면을 전달할 시에는 가능한 Detail 상세 제작도면을 첨부해야 합니다. 이때 같이 전달되어야 하는 사항은 설계 압력/온도, 운전 압력/온도등의 기본 정보와 사용하고자 하는 유체의 정보 등이 포함됩니다. 추가적인 Special 요청사항이 있을 경우 반드시 전달되어야 합니다.

배관 구경이 너무 작거나 Thread등에 대해서는 안되는 경우가 발생할 수 있습니다. 일반적으로 25mm(1인치) 이하의 배관구경에 대해서는 적용이 안됩니다. 이는 작업 특수성(고무도포작업) 문제이기 때문에 필요시 전문업체와 협의를 통하여 가능 여/부를 재 확인해야 합니다.

플랜지 표면에 라이닝 작업을 할 경우 Flat face type 만 가능하며 Raised face type의 경우는 표면의단차로 인해서 라이닝 작업을 할 수가 없습니다.

<그림 1. FF type flange>

그림 1에 FF type 플랜지를 예시하였습니다. 그림 처럼 고무라이닝 작업을 하기 위해서는 평평한 면에 도포 작업이 가능합니다. 따라서 설계과정에서 라이닝을 고려하고 있을 때는 플랜지의 형식을 FF를 적용해야 합니다.

<그림 2. RF type flange>

그림 2에서는 RF type 플랜지를 예시하였습니다. 플랜지의 단차로 인해서 평평하지 못한 상태이기 때문에 단차 부위에 정상적으로 고무라이닝(도포)를 할 수 없으며 설령 한다고 하더라도 내부의 잔여 공기등으로 인해서 부착력이 떨어지고 경화가 시작되면 가장 먼저 떨어져 나가는 곳이 됩니다.

따라서 고무라이닝은 가능한 단차가 없는 평평한 소재(원형이나 판재 같은) 그리고 구경이 큰 배관류나 플랜지, Vessel류에 적용할 수가 있습니다.



고무라이닝 작업시에는 천연고무에 황을 넣어서 탄성변화를 주는 작업을 통해서 얻어진 가황을 주로 사용하게 됩니다. 이때 황의 함유량에 따라서 SOFT / HARD 로 나뉘어 지게 됩니다. 이는 경도의 차이가 있습니다. 경도가 올라가면 화학적 부식율은 올라가지만 Abrasion에 의한 저항율은 낮아지게 됩니다. 따라서 SOFT / HARD의 구분은 사전에 충분히 협의를 해야 합니다. HARD로 갈 경우 경화되는 속도가 SOFT 에 비해서 빠르기 때문에 경화된 이후 압력 온도등의 영향으로 인해서 떨어져 나가는 현상이 발생할 수 있습니다. 따라서 이부분에 대해서  라이닝 전문업체에 설계 과정에서 부터 적용 설비의 수명등을 언급해서 확인해야 되는 부분중에 하나임을 기억해야 합니다.

추가적으로 SOFT는 설계온도가 50 Deg.C 이며 HARD는 설계온도가 60 Deg.C 입니다.

적용

Rubber lining 작업시에는 vessel 이나 큰 저장탱크의 경우는 최소 4.5mm를 적용하며 배관류에 대해서는 3.0 mm를 적용하는 것을 기본으로 합니다. 또한 일반적으로 라이닝 두께를  최소 3.0mm로 정하고 있습니다. 그 외 Process fluid에 의한 화학적성분 과 내마모성을 고려해서 설계에 반영 적용되어야 하며 Serve한 경우에는 6mm 혹은 그 이상으로 설치 해야 합니다.

검사방법

작업이 완료 된 이후 제품에 대한 검사는 육안검사를 통해서 외관상 이상이 없는지 확인해야 하며 Pin hole등이 있는지를 유심있게 관찰해야 합니다. 경도의 측정이 필요한 경우는 ASTM D2240 Standard Test Method for Rubber Property Durometer Hardness. 의 절차를 따라 검사를 진행하며 Spark Test 를 통해서 추가적인 검사를 진행합니다. 필요에 따라서는 Adhesion Test를 수행해서 부착력을 검사할 수 있습니다.




고무라이닝 작업은 상대적으로 낮은 비용 대비 높은 내부식성 효과를 얻어 낼 수 있는 훌륭한 기법중에 하나입니다. 이상 궁금한 플랜트 이야기였습니다.