부식방지를 최소하 하기위한 방법

오늘은 제 일과 관련된 이야기를 해보려 하는데요. 부식을 최소화하기 위한 방법 관한 내용입니다. 많은 분들이 읽진 않을 것 같지만 공부 차원에서 한번 적어보려 합니다. 혹시 다른 의견이 있으신 분들은 댓글을 통해 남겨주시고 토론하는 장을 마련하면 좋겠습니다.

 

부식 방지와 디자인 연관성

부식과 디자인 설계는 재료 선택만큼이나 많은 관련이 있다고 생각하는데요. 디자인은 부식을 컨트롤하는데 아주 낮은 연관성이 있다고 생각하는 사람들이 많습니다. 디자인을 설계하는 사람은 구조가 부식에 강한 지 확인하는 데 필요한 메커니컬 프로퍼티(mechanical property)와 강도(strength)를 결정할 수 있는 능력이 있어야 하죠.

 

설계자는 부식이 진행되는 과정에 대한 지식을 갖추는 것이 중요합니다. 재료를 선택할 때 디자이너는 특정한 환경과 해당 장비의 용도, 그리고 부식 제어 매개 변수들을 고려해줘야 하는데요. 아래를 한번 보시겠습니다.

 

부식 컨트롤 제어 매개체 변수들

장비의 두께 (Wall Thickness)

부식은 장비가 사용될수록 지속적으로 각종 스트레스등으로 인해 벽두께가 감소됩니다. 그러므로 장비 내의 부식에 대해 탱크나 파이프, 압력용기 등 벽 두께 감소가 충분히 고려되어야 합니다. 일반적으로 해당 장비나 구조의 알맞은 수명에 필요한 벽두께 2배로 벽 두께를 제작하는 것이죠. 그리고 디자인 제작 시 벽 두께는 응력, 압력 및 무게 등 여러 가지 고려사항이 충족되어야 합니다

 

필요 두께의 2배의 벽 두께를 사용하는지 일반적 규칙은 추가적인 비용과 무게가 수반됩니다. 그래서 이런 옵션 중에서 선택할땐 비교를 통해 코스트 세이빙이고려되어야 하죠. 정확한 부식 수치 관련 데이터와 올바른 모니터링 시스템이 있는 역시 제대로 갖춰져야 합니다. 

 

장비 설계 시 디자인 규칙

부식을 컨트롤하기 위해서는 구조(structure)와 장비에 관련된 부품을 올바르게 설계하면 비용적으로 효율적일 수 있습니다. 디자인 설계자와 부식 기술사(corrosion engineer)가 서로 의견 조율을 통해 부식에 대한 문제가 될 가능성이 있는 부분이 충분히 개선될 수 있습니다. 아래는 부식 방지에 도움이 되는 몇 가지 주요 설계 규칙이라고 합니다.

 

바이메탈 부식 셀 최소화

가능한 한 장비를 제작할 때 유사한 종류의 매터리얼을 사용하거나 다른 매터리얼을 절연해 전기적 접촉을 피하여 갈바닉 부식을 방지해야 합니다. 부식에 취약한 구성 요소는 쉽게 교체할 수 있게 설계되어야 합니다. 예를들어 부식을 유도해 다른 부품을 보호하는 것처럼 말입니다. 틈새 부식을 막기위해선 올바른 씰(seal)을 사용하고 틈새 내부의 액체 침투를 막기위해 가스켓(gasket)을 올바르게 조정해야 합니다. 이렇게 한다면 으로 틈새와 좁은 틈새에 물이 고여있는 것을 피할 수 있습니다.

 

배수용 부품 설치확인

탱크 및 압력 저장 용기, 파이핑은 쉬운 배수와 청소가 가능하게 설계되어져야 합니다. 쉬운 배수와 청소를 통해 안전한 검사가 이루어질 수 있습니다.

 

차동 폭기 셀 방지

차동 폭기는 피해야 합니다. 물에 잠긴 구성 요소의 경우 부식을 늦추는 부동 태화를 유발할 수 있도록 충분한 통기가 보장되어야 합니다. 그렇지 않으면 가능한 한 폭기를 방지해야 합니다.

 

마찬가지로 대기에 노출되는 구조물의 경우 배수가 용이하고 충분한 공기 공급이 보장되어야 하며, 다공성 표면이나 공동이 있는 구조물의 경우 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 적절히 밀봉해야 합니다.

 

온도 변화를 최소화

열전달 장비는 해당 장비의 표면 온도가 최소한으로 변화되게 설계해야 합니다. 과열된 지점은 열 갈바닉 부식을 일으키기 쉽고 콜드 스폿은 국소 응축을 강화하여 부식을 유발할 수 있습니다. 따라서 열 구배는 최소로 유지되어야 합니다.

 

주변 환경

부식을 제어하기 위해선 주변 환경도 고려되어야 합니다. 여기에는 특정 시스템이 또 다른 시스템의 환경에 안 좋은 영향을 미치면 안 됩니다. 예시로, 구리 합금이 부식되면 구리 이온에 있는 수분이 알루미늄과 접촉을 해 갈바닉 부식을 발생시키게 됩니다. 

 

스트레스 기울기 최소화

부식성 매체에 노출된 구성 요소의 응력 집중은 특히 응력 부식 균열에 민감한 재료를 사용할 때 피해야 합니다. 따라서 설계자는 갑작스러운 치수 변화가 응력 집중 부위를 제공할 수 있으므로 단순한 형상을 목표로 해야 합니다.

 

파이프 시스템의 난류(Tubulence) 최소화

파이핑 시스템은 파이프 속 내용물의 흐름이 최소한의 난류(turbulence)가 생기도록 설계되어야 합니다. 난류는 부식(corrosion/erosion)을 향상시키게 되기때문에 설계될 구조물의 두께는 이러한 난류를 견딜 수 있을 만큼의 두께가 충분히 고려해 설계되어져야 합니다. 참고로 부식 부식을 방지하기 위해 파이핑 시스템 설계 시 급격한 구부러짐(직각 모양)을 최대한 피해야 할 것입니다.

 

정리

올바른 장비 설계를 하기 위해선 이질성을 최대한 피해야 합니다. 이질성은 사용되는 매터리얼, 응력 및 사용될 온도와 같은 것들로 구성됩니다. 직각 모양의 모서리는 균일 한 두께로 제작이 힘들기 때문에 이러한 점들도 고려되어야 합니다. 또 복잡한 디자인과 좁은 간격은 코팅, 용접 및 샌드 블라스팅과 같은 작업을 힘들게도 하죠. 가장 중요한 것은 이런 제작에 관련된 모든 코드와 스탠더드 조건들을 충족해야 한다는 것입니다. 

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부식 방지에 관련된 디자인 설계에 대해서 알아보았습니다. 도움이 되셨길 바랍니다. 읽어주셔서 감사합니다.