많은 산업에서 탄소와 탄소 합금으로 만들어진 파이프를 사용하고 있습니다. 사람들은 이러한 파이프를 사용하여 유체와 가스를 운반하고 있습니다. 탄소강 파이프는 강도가 높기 때문에 건설, 수도 시스템, 심지어 발전소에서도 사용하기에 적합합니다. 이 파이프는 내구성이 뛰어나고 저렴하며 손상에 강합니다. 하지만 부식이라는 큰 단점이 있습니다. 탄소강 파이프를 주의 깊게 관리하지 않으면 누수, 결함, 수리 비용으로 이어질 수 있습니다. 이 글에서는 탄소강관이 부식에 취약한 이유, 예방 조치, 예방 방법, 최상의 솔루션에 대해 알아보세요.
탄소강 파이프의 구성
탄소강 파이프 은 대부분 철로 만들어지며 소량의 탄소(중량 기준 0.04~2.1%)를 함유하고 있습니다. 탄소는 탄소강을 강하고 튼튼하게 만듭니다. 파이프에는 망간(0.30-1.60%), 실리콘, 인, 2.6% 크롬 또는 소량의 유황도 포함될 수 있지만 파이프의 품질 손상을 방지하기 위해 매우 낮은 수준으로 유지됩니다. 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강 등 강재의 종류에 따라 파이프의 강도와 유연성이 달라집니다. 저탄소강은 부드럽고 쉽게 구부러지는 반면, 고탄소강은 단단하지만 연성이 떨어집니다.
탄소강 파이프 부식의 이해
탄소강 파이프가 화학물질, 습기, 고온에 노출되면 심각한 손상을 초래할 수 있습니다. 강철의 철은 공기 및 물에 존재하는 산소와 상호 작용하여 녹(산화철)을 생성하는 것이 정상입니다. 이는 탄소강 파이프의 브랜드에 영향을 미칩니다. 부식은 파이프 상단의 녹과 같이 눈에 띄게 나타날 수도 있고, 파이프 내부에서 눈에 띄지 않을 수도 있습니다. 부식된 벽은 시간이 지나면서 파이프에서 벗겨져 누출, 압력 손실 또는 완전한 고장을 초래할 수 있습니다.
| 부식의 유형 | 파이프에 미치는 영향 |
| 균일한 부식 | 이는 강관의 전체 표면을 부식시키고 습기 및 기타 화학 물질이 있는 경우 철의 전반적인 성능 저하를 초래합니다. |
| 갈바닉 부식 | 물이 있으면 탄소강은 양극처럼 작동하며 구리나 스테인리스강과 같은 다른 금속과 접촉하면 매우 빠르게 부식될 수 있습니다. |
| 구멍/틈새 부식 | 피팅은 깊은 구멍을 만드는 부식의 한 형태입니다. 균열 부식은 가까운 간격으로 발생하며 산소가 적습니다. 승화될 수 있으며 독성이 매우 강합니다. |
| 미생물 부식 | 일부 박테리아는 파이프 내부에서 부식성 물질을 생성합니다. 이를 미생물 영향 전쟁(Mic)이라고 하며 종종 산업 시스템에 영향을 미칩니다. 이 경우 황산염 감소 박테리아가 부식의 원인이 됩니다. |
부식은 한꺼번에 발생하는 것이 아니라 시간이 걸리지만 지속적으로 발생하며, 습기, 화학물질 또는 고온에 노출되는 배관 등의 경우 부식이 발생한다는 사실을 인식하는 것이 중요합니다. 대부분의 경우 이러한 부식은 0°C 이상에서 시작되며 온도가 상승함에 따라 증가합니다. 수도, 석유 또는 가스 파이프라인 시스템과 같은 밀폐된 시스템에서는 녹이 오래 지속될 수 없습니다. 이 내부 손상이 터지면 모든 것이 망가집니다. 이는 파이프라인을 정기적으로 관찰하지 않기 때문입니다.
부식의 일반적인 원인과 그 영향
탄소 및 탄소 합금강 파이프의 품질에 영향을 미치는 여러 가지 이유가 존재하며, 그 중 일부는 다음과 같습니다:
| 원인 | 파이프에 미치는 영향 |
| 습기 또는 산소에 대한 노출 | 강철의 부식은 물과 산소와 접촉할 때 발생합니다. 실제로 습하거나 습한 환경에서는 특히 바다 근처에서 매우 빠르게 나타납니다. |
| 소금(염화물 이온) | 염화물과 같은 염분은 바닷물로부터 강철의 보호 층을 깨뜨릴 수 있습니다. 이는 부식을 가속화하고 위험한 구타로 이어집니다. |
| 이산화탄소/산도 | 폭기된 물 속의 이산화탄소는 탄산으로 약간 변합니다. 탄산은 pH를 억제하고 부식 과정을 가속화하지만 산소가 없습니다. 마찬가지로 황산에 의해 부식 속도가 빨라집니다. |
| 고온 | 뜨거운 파이프나 높은 온도는 움직이는 화학 반응을 일으키고 스트레스로 인해 균열이 생기거나 녹이 시작되는 약한 부분이 생깁니다. |
| 부적절한 용접 | 강관의 접합부는 반드시 용접해야 합니다. 강관이 쉽게 부식되지 않도록 은과 조인트의 씰을 구성하는 것은 강관이 쉽게 부식되지 않도록 하는 핵심 단계입니다. |
탄소강 파이프의 부식 방지 전략
부식을 방지하기 위해 강관의 표면적을 보호하는 방법에는 다음과 같은 몇 가지가 있습니다:
- 보호 코팅
제조업체는 도장, 에폭시 층 또는 아연 도금 처리를 사용합니다. 이러한 방식은 강철과 부식성 요소 사이에 장벽을 형성합니다.
- 음극 보호
이 방법에서는 일반적으로 강관을 부식 억제제로서 아연 또는 마그네슘과 같은 희생 금속에 부착합니다. 이 기술은 매설 또는 침수된 파이프를 잘 보호합니다.
- 침식
파이프 유체 내부에 화학 물질을 첨가하여 보호막을 만듭니다. 특히 송유관이나 수도관의 내부 전쟁을 줄입니다.
- 디자인 및 소재 선택
환경 친화적인 탄소강 품질을 선택하세요. 필요한 경우 폴리에틸렌 코팅 파이프 또는 고품질 API 품질의 파이프를 사용하세요. 안정적인 영역을 피하고 스트레스 지점을 줄이도록 파이프 레이아웃을 설계하세요.
- 절연 금속
이 절차에서 제조업체는 라이닝, 마모 패드 또는 파이프 슈를 사용하여 탄소강을 다른 금속과 분리하고 갈바닉 부식을 방지합니다.
- 진동 및 마찰 방지 지원
U-볼트, 허그, 파이프 슈, 행거는 기계적 마모와 균열을 줄여줍니다. 이를 통해 접점에서의 위험을 최소화할 수 있습니다.
- 환경 제어
해당 부위를 건조하게 유지하고, 배수구가 깨끗한지 확인하고, 실란트를 사용하고, 산성 또는 염수 환경과의 접촉을 피하세요.
기존 부식 관리 솔루션
탄소강 파이프의 부식은 심각한 문제이지만, 오늘날에는 이를 처리하고 그 영향을 줄일 수 있는 혁신적인 솔루션이 많이 나와 있습니다.
1. 정기 점검 및 모니터링
부식을 제어하는 가장 효과적인 방법 중 하나는 부식을 빠르게 확인하는 것입니다. 빈번한 검사를 통해 더 심각한 문제로 확대되기 전에 사소한 형태의 부식이나 손상을 식별할 수 있는 기회가 있습니다. 전문가들이 두께와 표면 위치를 모니터링하기 위해 사용하는 도구는 초음파 검사, 방사선 촬영(X-레이), 육안 검사 등입니다. 일부 회사는 파이프 내부의 스마트 센서 또는 부식 모니터링 제어 장치를 사용하여 실시간 데이터를 얻기도 합니다.
2. 파이프 랩 및 슬리브
보호 테이프, 유리 섬유 또는 수지 기반 슬리브로 파이프를 포장하면 습기, 염분 및 공기에 대한 실질적인 장벽을 만드는 데 도움이 됩니다. 이 방법은 일반적으로 습도가 높은 지역이나 바다 근처의 고지대 및 외부 파이프에 주로 사용됩니다.
3. 음극 보호 시스템
이 방법은 지하 또는 수중 파이프에 매우 효과적인 방법입니다. 아연 또는 마그네슘과 같은 희생 수를 사용하거나 파이프를 통해 작은 전류를 보내는 방식으로 작동합니다. 전자가 손실되는 것을 방지하여 탄소강을 보호합니다(부식 과정의 상당 부분).
4. 파이프용 지지대 및 신발
기계적 마모와 진동으로 인해 파이프가 금속 표면에 닿는 부분이 손상될 수 있습니다. 파이프 슈, 절연체 및 클램프와 같은 탁월한 지지대는 움직임을 줄이고 마찰을 방지하며 습기가 달라붙는 것을 방지합니다. 이는 대규모 산업 시스템에서 특히 유용합니다.
5. 부식 방지 화학 물질
물, 기름 또는 가스를 운반하는 파이프 라인에 부식 억제 화학 물질을 추가하면 내부 부식을 늦추는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 화학 물질은 파이프 내부를 코팅하고 강철과 액체 사이의 반응을 방지합니다.
6. 수리 및 교체
파이프가 이미 손상된 경우 녹을 청소하거나 녹을 제거한 후 손상된 부분을 교체하여 수리할 수 있습니다. 하지만 녹이 깊거나 넓게 퍼진 경우에는 대부분 파이프의 해당 부분을 교체하는 것이 더 안전하고 신뢰할 수 있는 대안입니다.
탄소강 파이프 제조업체의 방어 조치 계획
제조업체가 탄소강 파이프의 부식을 방지하기 위해 사용할 수 있는 구체적인 전략이 있습니다. 이 표에는 이러한 방법과 관련된 이점에 대한 세부 정보가 나와 있습니다:
| 전략 | 혜택 |
| 저불순물 강철 | 초기 부식을 줄이기 위해 사용되는 원자재(저수입)와 제어 탄소 소재는 불순물이 적은 강철이어야 합니다. |
| 국제 표준 준수 | 부식이 표준을 충족하는지 확인하기 위해 ASTM A106/A53, ISO 3183, API 또는 ASME와 같은 표준을 따르세요. |
| 공장에서의 코팅 | 파이프의 열화를 방지하기 위해 배송 전에 에폭시 아연 도금 또는 폴리에틸렌으로 파이프를 코팅합니다. |
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코팅을 위한 맞춤형 옵션 제공 |
고객의 사용 사례에 따라 PE 레프트 파이프, 적응형 라이닝, 음극 시스템 또는 특정 코팅을 권장합니다. |
| 유지 관리 지침 제공 | 파이프 슈, 유지 관리, 점검, 장애물 사용 및 지원팀에 대한 간단한 지침을 제공합니다. |
자주 묻는 질문
탄소강 파이프에서 가장 많이 발생하는 부식 유형은 무엇인가요?
- 균일한 부식: 전체 표면이 균일합니다.
- 움푹 패인 녹: 깊고 작은 구멍이 형성됩니다.
- 틈새 부식: 이음새와 밀폐된 장소에서 발생합니다.
- 갈바닉 부식: 이는 탄소강이 다른 금속과 접촉할 때 발생합니다.
- 응력 부식 균열(SCC): 항상 눈에 보이는 것은 아닌 응력 부식 균열
탄소강 파이프에 가장 적합한 코팅은 무엇인가요?
에폭시는 안팎으로 매우 우수한 성능을 발휘합니다. 아연 도금은 강철에 방습 및 마찰 싱크 층을 제공합니다. 폴리에틸렌으로 코팅된 파이프는 다양한 상황에서 복잡한 화학 조건이나 매립 조건에서 잘 작동합니다.
탄소강 파이프의 부식 증상은 무엇인가요?
녹 얼룩, 누수, 저압, 변색된 물 또는 특이한 냄새가 있는지 확인합니다. 눈에 보이지 않거나 내부 부식의 경우 초음파 장비, 안료 장비 또는 비파괴 검사 방법을 사용해야 합니다.
수리가 가능한가요, 아니면 부식이 발생한 탄소강 파이프를 교체해야 하나요?
경미한 부식에 따라 청소, 페인트 칠, 도배가 가능합니다. 그러나 벽이 너무 얇거나 구멍이 없는 경우에는 교체하는 것이 안전하며, 대부분의 경우 비용이 더 저렴합니다.
녹에 대한 내성을 보장하기 위해 탄소강 파이프는 어떤 매개 변수를 충족해야 하나요?
- 일반 파이프 문자를 위한 ASTM A106 / A53
- 파이프 치수에 대한 ASME B36.10m
- 석유 및 가스 파이프라인용 ISO 3183
- 서비스 중 검사를 위한 API 570
- 음극 보호 안내용 NACE SP0169.