가스기능장 준비 (5장 가스설비 - 3)

3. 배관의 부식과 방식

3-1) 부식

부식의 정의 : 금속이 전해질 속에 있을 때 양극→전해질→음극이라는 전류가 형성되어 양극 부위에서 금속이온이 용출되는 현상으로서 일종의 전기화학적인 반응이다. 즉 금속이 전해질과 접하여 금속표면에서 진해질 중으로 전류가 유출하는 양극 반응이다. 양극 반응이 진행되는 것이 부식이 발생하는 것이다.

부식의 원리 : 전위차가 다른 두 금속을 전해질 속에 넣어 두 금속을 전선으로 연결하면 전류가 형성되며 전위가 낮은 금속이 양극, 전위가 높은 금속이 음극이 되어 부식이 촉진되며 갈바닉 부식이라한다.

3-2) 부식의 종류

- 습식 :철이 수분의 존재 하에 일어나는 것으로 국부 전지에 의한 것이다.

부식의 원인

이종 금속의 접촉

금속 재료의 조성, 조직의 불균일

금속 재료의 표면 상태의 불균일

금속 재료의 응력 상태, 표면 온도의 불균일

부식액의 조성, 유동 상태의 불균일

부식의 형태

전면 부식 : 전면이 균일하게 부식되므로 부식량은 크나, 쉽게 발견 대처하므로 피해는 적다.

국부 부식 : 특정 부분에 부식이 집중되는 현상으로 부식 속도가 크고 위험성이 높다.

선택 부식 : 합금의 특정 부분만 선택적으로 부식되는 현상으로 주철의 흑연화 부식, 황동의 탈아연 부식, 알루미늄 청동의 탈알루미늄 부식 등이 있다.

입게 부식 : 결정입자가 선택적으로 부식되는 현상으로 스테인리스강에서 발생된다.

- 건식
고온가스 부식 : 고온 가스와 접촉한 경우 금속의 산화, 황화, 할로겐 등의 반응이 일어난다.

용융 금속에 의한 부식 : 결정입자가 선택적으로 부식되는 현상으로 스테인리스강에서 발생된다.

- 가스에 의한 고온 부식의 종류

산화 : 산소 및 탄산가스

황화 : 황화수소

질화 : 암모니아

침탄 및 카르보닐화 : 일산화탄소가 많은 환원가스

바나듐 어택 : 오산화바나듐

탈탄 작용 : 수소

3-3) 방식 방법

- 고압장치 방식 시 고려사항

적절한 사용 재료의 선택

방식을 고려한 구조의 결정

방식을 고려한 제작, 설치 공정의 관리

방식을 고려한 사용 시의 보수, 관리

- 부식을 억제하는 방식 법

부식 환경의 처리에 의한 방식 법 : 유해물질의 제거

부식억제제에 의한 방식 법 : 크롬산염, 중합인산염, 아민류 등

피복에 의한 방식 법 : 전기도금, 용융도금, 확산삼투처리, 라이닝 등

전기 방식법 : 희생 양극법, 외부 전원 법, 배류법 등

3-4) 전기방식 법

- 전기방식의 원리

매설 배관의 부식을 억제 또는 방지하기 위하여 배관에 직류전기를 공급해 주거나 배관보다 저전위 금속을 배관에 연결하여 철의 전기 화학적인 양극 반응을 억제시켜 매설배관을 음극화 시켜주는 방법이다.

- 전기방식의 종류

희생 양극법 : 양극과 매설배관을 전선으로 접속하고 양극 금속과 배관 사이의 전지 작용에 의해서 방식 전류를 얻는 방법이다. 양극재료는 마그네슘, 아연이 사용되며 토양 중에 매설되는 배관에는 마그네슘이 사용되고 있다.

장점

시공이 간편하다.

단거리 배관에는 경제적이다.

다른 매설 금속체로의 장해가 없다.

과방식의 우려가 없다.

단점

효과 범위가 비교적 좁다.

장거리 배관에는 비용이 많다.

전류 조절이 어렵다.

관리 장소가 많게 된다.

강한 전식에는 효과가 없다.

양극은 소모되므로 보충하여야 한다.

외부 전원 법 : 외부의 직류전원 장치로부터 양극은 매설배관이 설치되어있는 토양에 설치한 외부 전원용 전극에 접속하고, 음극은 매설배관에 접속시켜 부식을 방지하는 방법으로 직류전원장치, 양극, 부속 배선으로 구성된다.

장점

효과 범위가 넓다.

평상시의 관리가 용이하다.

전압, 전류의 조성이 일정하다.

전식에 대해서도 방식이 가능하다.

장거리 배관에는 전원 장치가 적어도 된다.

단점

초기 설치비가 많이 소요된다.

다른 매설 금속체로의 장해에 대해 검토할 필요가 있다.

전원을 필요로 한다.

과 방식의 우려가 있다.

배류법 : 직류전기철도의 레일에서 유입된 누설전류를 전기적인 경로를 따라 철도 레일로 되돌려 보내서 부식을 방지하는 방법으로 전철이 가까이 있는 곳에 설치하며 배류기를 설치하여야 한다.

장점

유지 관리비가 적게 소요된다.

전철과의 관계 위치에 따가 효과적이다.

설치비가 저렴하다.

전철 운행 시에는 자연 부식의 방지 효과도 있다.

단점

다른 매설 금속체로의 장해에 대해 검토가 있어야 한다.

전철과의 관계 위치에 따라 효과 범위가 제한된다.

전철 휴지기간 때에는 전기방식의 역할을 못한다.

과 방식의 우려가 있다.
강제 배류법 : 외부 전원 법과 배류법의 혼합형이다.

장점

효과 범위가 넓다.

전압 전류의 조정이 용이하다.

전식에 대해서도 방식이 가능하다.

외부 전원 법에 비해 경제적이다.

전철의 휴지기간에도 방식이 가능하다.

양극 효과에 의한 간섭은 없다.

단점

다른 매설 금속체로의 장해에 대해 검토가 있어야 한다.

전철에의 신호 장해에 대해 검토해야 한다.

전원을 필요로 한다.