가성소다 취급설비에 대한 응력부식균열(SCC) (D-15-2012)

보일러 튜브의 가성소다 응력부식균열
보일러 튜브의 가성소다 응력부식균열
(출처 : https://www.suezwatertechnologies.com)

 

 

코샤가이드 D-15에는 가성소다 취급 설비에 대한 응력부식균열에 대해 아래와 같이 설명하고 있습니다.

 

가성소다란 수산화나트륨(NaOH)나 수산화칼륨(KOH)의 농도가 1%이상인 수용액이며, 탄소강에 응력부식균열(SCC)를 야기 시킬 수 있다. 이러한 유체에서는 농도와 온도의 관계에 따라서 탄소강의 용접 부위를 응력제거 열처리를 한다. 이를 위해서 NACE(caustic soda service graph)를 참조한다.

 NACE(caustic soda service graph)

 

 

 

응력은 영어로 Stress로 표현되며, 재료에 압축, 인장, 굽힘, 비틀림 등의 하중(외력)을 가했을 때, 그 크기에 대응하여 재료 내에 생기는 저항력을 응력이라 한다.

응력부식균열은 금속 내의 결정립*을 관통하는 경로 또는 결정립계*에 의한 경로가 부식에 따라 표면에서 내면으로 녹아 들어감으로써 생긴다. 각 각 입내균열, 임계균열이라고 부른다. 즉, 응력부식균열(SCC, Stress Corrosion Cracking)은 금속 부품에 가해진 응력이 가성소다와 같은 부식 분위기(수산화이온에 의해 부식 분위기가 극대화)하에서 부식 균열의 생성과 성장을 가속화시켜 파손에 이르게 하는 손상이라 할 수 있다.

 

따라서, 코샤 가이드에 명시된 것처럼, 가성소다를 취급하는 설비 및 배관은 재질 선정시 NACE(caustic soda service graph)를 참조하여, 농도와 온도의 관계에 따라 필요시 탄소강의 용접 부위를 응력제거 열처리(후열처리*)를 할 필요가 있다.

 

 

*결정립 : 금속 재료 따위에서, 현미경적인 크기의 불규칙한 형상의 집합으로 되어 있는 결정 입자.
*결정립계 : 결정립과 결정립의 경계.

*후열처리 : 배관 등을 맞대기 용접 등에 의하여 연결하고 용접에 의한 잔류응력*을 제거하기 위하여 용접부위를 일정시간동안 일정온도로 가열․유지하는 것.

*용접잔류응력 : 용접이 끝난 후 실내온도로 냉각된 후에 잔류응력을 말한다. 즉, 용접응력의 최후의 것이 용접잔류응력이다. 용접과정에서는 열변화(가열, 냉각)가 국소적으로 급속하기 때문에, 열변화에 따른 변형(팽창, 수축)이 용접부 주위의 모재(내적 구속) 또는 다른 구조부재(외적 구속)에 의해 구속되고, 그와 동시에 소성변형과 응력(용접응력)이 발생.