소개
코팅은 파이프라인 시스템을 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 파이프라인은 도시와 산업을 운영하는 데 필요한 연료, 물, 화학물질, 산업용 유체를 이동시킵니다. 파이프라인은 지하 구조로 인해 열악한 환경에 지속적으로 노출되어 부식, 마모, 녹 등이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 구조가 약화되고 수리 비용이 많이 들 수 있습니다.
파이프라인 시스템을 개발하고 건설하려면 다양한 요소를 고려하여 수년간의 계획, 조사 및 연구가 필요합니다. 따라서 파이프라인 코팅은 파이프의 외부 및 내부 표면을 보호하는 역할을 합니다. 이는 토양, 물, 진흙 및 기타 요소로부터 보호하여 무결성과 긴 수명을 보장합니다.
이 문서에서는 외부 및 내부 파이프라인 코팅에 대한 모든 것, 작동 방식, 다양한 부식 유형을 보호하는 방법에 대해 살펴봅니다. 또한 주요 파이프 코팅과 코팅된 파이프의 제조 공정에 대해서도 설명합니다. 끝까지 읽어보세요.
외부 코팅과 내부 코팅 비교
파이프 라인 코팅은 파이프의 내부 및 외부 표면에 수행해야 합니다. 각각의 중요도는 서로 다릅니다. 대부분의 석유 및 가스 파이프라인은 음극 보호(CP) 시스템과 함께 배리어 코팅으로 코팅됩니다. 이는 파이프 부식을 방지할 뿐만 아니라 유량 효율도 개선합니다. 규제 표준에서는 이러한 조합을 의무화하고 있습니다. 외부 코팅과 내부 코팅이 어떻게 다른지, 어떤 방식으로 코팅하는지 살펴보세요:
외부 코팅:
이러한 코팅은 파이프의 외부 표면에 적용되어 토양, 바닷물, 기계적 손상과 같은 외부 위협으로부터 파이프를 보호합니다. 토양은 본질적으로 부식성이 있으며 진흙이나 모래의 형태로 존재할 수 있으며 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다. 또한 암석, 광물, 박테리아, 습기 또한 손상을 가중시킵니다. 이러한 상황에서 CP 시스템과 함께 외부 코팅을 적용하면 파이프의 부식을 방지하고 구조적 무결성을 유지할 수 있습니다. 기본 층이 열화되더라도 CP 층은 여전히 노출된 강관을 보호한다는 점에 유의해야 합니다.
내부 코팅:
내부 코팅은 운송된 제품으로 인한 부식으로부터 파이프를 보호하기 위해 내부에 적용됩니다. 여기에는 CO₂, H₂S, 물 또는 고체가 포함됩니다. 그렇기 때문에 일반적으로 솔벤트 기반의 얇은 라이닝 대신 고체 부식 방지 코팅이 적용됩니다. 이러한 라이닝은 습윤을 방지하는 고밀도 보호막을 형성합니다. 부식을 차단하고 마찰을 줄여 유체가 더 쉽게 움직일 수 있도록 도와줍니다.
일반적인 부식 유형 및 코팅 보호 메커니즘
파이프라인이 고장 나는 주요 원인은 '부식'입니다. 부식은 작게 시작하여 단열재, 습한 환경, 토양 또는 침전물에서 커집니다. 이를 해결하려면 일반적인 부식 유형과 코팅으로 이를 해결할 수 있는 방법을 이해해야 합니다. 다음은 그 중 몇 가지입니다:
1) 균일(일반) 부식
높은 습도 조건으로 인해 발생하는 가장 일반적인 유형의 부식입니다. 또한 금속이 과도한 물, 비, 산소, 알칼리 또는 산에 노출될 때도 발생할 수 있습니다. 그 결과 노출된 표면에서 시간이 지남에 따라 재료의 벽 두께가 느슨해집니다. 이는 하중 지지력 감소로 이어지고 전체 재료의 약화로 이어집니다.
여기서 코팅은 층을 형성하여 부식을 방지합니다. 코팅은 강철을 산소, 물, 이온으로부터 분리합니다. 즉, 접촉이 적다는 것은 부식이 적다는 것을 의미합니다.
2) 피팅 부식
바닷물에 노출되는 등 염화물이 포함된 환경으로 인해 형성되는 매우 공격적인 형태의 부식입니다. 필름을 분해하여 표면에는 작아 보이지만 실제로는 좁은 구멍으로 확장되어 누출을 일으킬 수 있는 깊은 구멍을 만듭니다.
고밀도 폴리머 코팅은 천천히 확산되기 때문에 이러한 부식에 적합합니다. 코팅이 손상에 저항하면 구덩이 시작 지점도 줄어듭니다. 동시에 연속적이고 우수한 가장자리 커버리지가 이를 잘 수행할 수 있습니다.
3) 틈새 부식(하부 침전물 또는 차폐 영역 부식)
틈새 부식은 밀폐되고 정체된 영역에서 산소 고갈로 인해 발생합니다. 여기에는 침하된 부분, 볼트, 랩 조인트 및 개스킷이 포함됩니다. 부식은 빠르게 확산되어 조인트와 패스너를 약화시킵니다. 그렇기 때문에 일단 시작되면 공격적인 조건을 만들기 때문에 대처하기가 어렵습니다.
코팅은 좁은 공간을 밀봉하고 표면의 거칠기를 메우며 통로를 막는 데 도움이 됩니다. 저투과성 코팅은 갇힌 습기의 이동을 줄여줍니다. 동시에 틈새 부식이 발생하는 용접 부위에는 적절한 조인트 코팅과 현장 적용 시스템이 중요합니다.
4) 갈바닉 부식(이종 금속 부식)
갈바닉 부식의 주요 원인은 전해질에 결합된 두 개의 이종 금속 사이의 전기 화학 반응입니다. 여기서 금속 중 하나는 음극으로, 다른 하나는 양극으로 작용하며, 덜 귀한 금속은 빠르게 부식됩니다.
희생 코팅을 사용하면 갈바닉 부식을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 아연과 같은 금속을 사용하므로 기본 금속이 부식되지 않습니다. 요컨대, 코팅은 전해질을 통한 전기 경로를 차단합니다. 매설선에서는 음극 보호 시스템과 함께 코팅을 사용하면 효과가 좋습니다. 이는 CP 시스템이 사소한 결함을 해결할 수 있기 때문입니다.
사용 가능한 주요 파이프 코팅 유형
퓨전 본딩(FBE)이 적용된 에폭시
퓨전 결합 에폭시 FBE는 열경화성 에폭시이며 파이프의 외부 코팅으로 사용됩니다. 뜨거운 강철에 뿌려집니다. 분말이 녹고 흐르다가 경화되어 단단한 보호 층을 형성합니다. 이 층의 두께는 최대 14~16밀리미터입니다. 혹독한 지하 및 수중 환경을 견딜 수 있습니다.
주요 강점으로는 강력한 접착력, 내화학성, 내열성 등이 있습니다. 이러한 특성 덕분에 화학 처리 공장, 석유 및 가스 운송을 비롯한 다양한 응용 분야에서 두각을 나타내고 있습니다.
3PE/3PP(3겹 폴리에틸렌/폴리프로필렌)
내충격성 측면에서는 3PE/3PP 코팅이 돋보입니다. 이 코팅은 3겹으로 이루어져 있습니다:
- 첫 번째 레이어(프라이머): FBE 코팅. 부식 방지 및 접착층 역할을 합니다.
- 2번째 레이어(가운데): 공중합체 접착층. 중간 레이어 역할을 하며 상위 레이어와 하위 레이어를 접착합니다.
- 3번째 레이어(위쪽): 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 층. 내충격성에 도움이 됩니다.
FBE와 폴리에틸렌/폴리프로필렌의 장점을 결합한 제품입니다. 따라서 코팅은 충격에 강하고 온도 저항성이 뛰어납니다. 3PE/3PP 코팅은 거친 토양에 장시간 매설된 파이프라인이나 고강도 애플리케이션에 가장 적합합니다.
2PE/2PP(2계층)
한 층이 제거된다는 점을 제외하면 3레이어 시스템과 동일합니다. 대부분 접착제와 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 층으로 구성됩니다. 상단 레이어는 높은 내충격성을 제공하고 베이스는 부식을 방지합니다. 따라서 이 조합은 매설된 파이프라인 애플리케이션에서 우수한 성능을 발휘합니다.
그러나 2PE/2PP 계층은 비용 효율적인 옵션입니다.
석탄 타르 에나멜(CTE)
수십 년 동안 사용된 콜타르 에나멜(CTE)은 매설 파이프 적용 분야에서 오랜 역사를 자랑합니다. 이 코팅은 수지와 경화제로 경화된 열경화성 덮개를 형성합니다. 뜨거운 강철 파이프에 여러 층으로 도포한 후 경화되어 실외 요소에 견디는 단단한 보호 커버를 형성합니다.
석탄 타르 에나멜(CTE) 코팅은 일반적으로 비용 효율적입니다. 코팅의 두께가 최대 15-35밀리미터에 달할 수 있기 때문에 CTE 경화에는 5-7일 정도 더 오래 걸립니다. 때로는 고온에서 8시간이 걸리는 강제 경화가 수행되기도 합니다. 이러한 코팅은 화학적 내성이 강하고 수명이 길기 때문에 주로 수리에 사용됩니다.
폴리우레탄(PU)
폴리우레탄(PU) 코팅은 일반적으로 지상 파이프라인과 내부 코팅으로 사용할 수 있습니다. 이 코팅은 강하고 유연하며 자외선에 강하고 마모 및 충격에 강하기 때문에 건설, 자동차 등 다양한 산업에서 활용되고 있습니다. PU 코팅은 빠르게 경화되므로 생산 속도를 높일 수 있습니다.
단점으로는 일부 변화와 습도 조건에서 온도에 민감하다는 점이 있습니다. 이러한 요소는 코팅의 품질에 영향을 미칩니다.
용융 아연 도금
파이프의 내구성과 내식성이 뛰어나더라도 아연 도금은 중요한 역할을 합니다. 용융 아연 도금은 파이프를 용융 아연에 담가 보호 코팅을 하는 것입니다. 이 방법은 더 나은 부식 방지 기능을 제공합니다.
용융 아연 도금에는 몇 가지 장점이 있습니다. 비용 효율적이고 간편하며 최소한의 전처리가 필요합니다. 주로 지상 배관에 적용되며 매설 배관에는 적합하지 않습니다. 그 이유는 공격적인 토양이 아연을 소비할 수 있기 때문입니다.
코팅 파이프 제조 공정
코팅된 파이프를 제조하는 것은 여러 단계를 거쳐야 하는 긴 과정입니다. 올바르게 수행하면 코팅이 더 오래 지속되어 더 나은 부식 방지 기능을 제공할 수 있습니다. 그러나 잘못된 조건은 수명이 긴 파이프라인 목표와 일치하지 않을 수 있습니다.
강관 표면 전처리: 먼저 강관 표면을 세척하고 프로파일링합니다. 이 초기 단계에는 연마 블라스팅이 포함되며, 이는 상부 코팅이 잘 부착되도록 하는 데 도움이 됩니다.
코팅 애플리케이션: 강관에 코팅을 적용하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 스프레이, 침지, 정전기, 롤링 등 다양한 도포 기술이 있습니다. 코팅의 유형, 부식 유형 및 상태에 따라 장기적인 무결성과 적절한 기능을 위해 어떤 기술을 적용해야 하는지가 결정됩니다. 코팅 후 파이프는 경화됩니다.
품질 검사: 마지막으로 검사 및 품질 관리 점검을 실시합니다. 이 단계에서는 도구와 휴일 감지 기술을 사용하여 휴일을 식별하고 균일한 코팅 범위를 평가합니다.
결론
이제 이 기사를 읽었으니 이러한 코팅이 강관을 부식으로부터 보호하고 수명을 연장하는 데 어떻게 중요한 역할을 하는지 알 수 있을 것입니다. 이러한 코팅은 파이프의 외부 및 내부 표면에 적용되어야 합니다. 외부 환경, 모래, 암석, 광물, 물 등이 파이프의 외부 표면에 영향을 미칠 뿐만 아니라 운송되는 내부 제품도 파이프를 부식시키기 때문입니다. 이러한 내부 및 외부 손상은 구조적 무결성을 약화시키고 심각한 손상을 유발하여 수리 비용이 많이 드는 결과를 초래합니다. 따라서 부식 유형에 따라 적합한 파이프라인 코팅을 선택해야 합니다.
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