냉각기 스케일 하부 부식
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냉각기 스케일 아래의 부식 원리와 형태에 대해 문의드립니다.
부착물 하부 부식 개요
1. 정의: 부착물 하부 부식(Under-deposit corrosion)이란, 금속 표면에 쌓인 부착물로 인해 발생하는 부식을 말합니다.
2. 부식 메커니즘: 이는 특수한 형태의 국부적 부식으로, 장비의 기하학적 구조나 부식 생성물, 부착물의 영향으로 인해 금속 표면에서의 유체의 흐름과 전기매질의 확산이 제한됩니다. 그 결과, 막힌 공간 내의 유체의 화학적 성분이 전체 유체와 크게 달라지고, 그 공간 내의 pH 값도 크게 변화합니다. 이로 인해 ‘오큐드 셀 부식(Occude cell corrosion)’이 발생하며, 전극의 전위가 낮아져서 부식이 일어납니다.부식 원리에 따라 산성 부식과 알칼리성 부식의 두 가지로 나눌 수 있으며, 일반적으로 순환 냉각 시스템의 스케일 하부 부식은 산성 부식입니다. 스케일이란 냉각수에 포함된 스케일을 유발하는 성분들이 물이 흐르는 쪽의 금속 표면에 쌓이는 과정을 말하며, 오염물질은 수관류를 포함한 고체 물질들의 집합체입니다.흔한 오염 물질로는 진흙과 먼지, 모래 입자, 부식 생성물, 천연 유기물 및 생물 군집이 있으며, 일반적으로 파편, 알루미나, 알루미늄 인산염, 철 인산염 및 오염 물질의 침전물이 존재합니다. 냉각탑의 오염은 다음과 같은 원인에서 비롯됩니다: ① 보충수에서 유래하는 오염 물질.②공기 중의 오염물질에서 비롯됨.③시스템 자체에서 발생하는 오염물. 미생물은 대부분 육안으로는 보이지 않는 아주 작은 생물들입니다. 미생물의 종류에는 박테리아, 조류, 균류, 원생동물 등이 있습니다. 미생물들은 냉각수 시스템 내에서 대량으로 증식하여 냉각수의 색을 검게 만들고 악취를 유발합니다.환경을 파괴할 뿐만 아니라, 대량의 점토가 생성되어 냉각탑의 냉각 효율이 떨어집니다. 그로 인해 효율이 급격히 저하되고, 수두 손실도 증가합니다. 금속 표면에 침착된 세균들은 심각한 부식을 유발합니다. 이러한 요인들은 모두 냉각수 시스템이 장기간 안전하게 작동하지 못하게 하여 생산에 영향을 미치고 경제적 손실을 초래합니다.따라서 미생물에 의한 피해와 스케일로 인한 부식은 냉각수에 미치는 피해 측면에서 동등하게 중요하며, 이 세 가지를 비교할 때 미생물에 의한 피해를 방지하는 것이 가장 우선시되어야 합니다.냉각수의 미생물에는 다음과 같은 종류들이 있습니다: 균류, 황산균, 환원균, 자영균, 이형균, 황세균, 철세균, 질화균, 조류입니다. 조류는 단순한 녹색 식물로, 줄기나 잎과 같은 구조가 분화되어 있지 않습니다. 그래서 원시식물이라고도 불립니다. 조류와 균류의 주된 차이점은 조류에는 색소체가 있어 광합성을 할 수 있다는 점입니다.영양분을 생성하는 것은 광합성 자영생물의 특징입니다. 순환 냉각수 시스템에서는 흔히 남조류, 녹조류, 규조류라는 세 가지 유형의 조류가 존재합니다. 순환 냉각수 탱크나 냉각탑의 햇빛이 닿는 부분에서 자라고 번식한 조류들은 결국 사멸하여 순환 냉각 시스템 내의 침전물의 한 요소가 됩니다. 금속의 부식은 그 자체의 전기화학적 부식 작용과 자가촉매 작용 때문에 발생합니다. 산에 의한 부식은 수소의 탈극화 작용(2H++2e→H2) 때문에 일어납니다. 부식 생성물은 주로 용해성 염류인데, 이러한 염류들의 가수분해로 인해 매체의 산도가 더욱 증가하여 금속의 부식이 가속화됩니다. 물에 의한 금속 표면의 부식은 주로 전기화학적 부식이며, 부식 전지에서 음극 반응은 주로 산소의 환원입니다. 스케일 아래의 밀폐된 영역에 있는 금속은 양극이 되며, 양극 반응은 철의 용해입니다.탄소강이 물 속에서 겪는 부식 반응은 다음과 같습니다: 양극 반응: Fe → Fe2+ + 2e- 이온화된 철의 가수분해: Fe2+ + H2O → Fe(OH)2 + H+ 이로 인해 스케일 아래의 매질의 pH 값이 더욱 낮아지고, 부식이 가속됩니다. 음극 반응: O2 + 2H2O + 4e = 4OH－ 따라서 금속의 부식은 그 자체의 전기화학적 부식이 자가촉매 작용을 일으켜 금속의 부식을 가속화하기 때문에 발생한다. 점식과 틈새 부식의 전기화학적 기전도 이와 유사하다. 열교환 장비의 열전달 표면에 생기는 스케일은 그 밀도, 두께, 화학적 성분이 보통 균일하지 않은 상태입니다. 이러한 불균일한 오염물들이 금속 표면을 덮으면서 전기화학적 불균일성을 유발하고, 이로 인해 화학적 부식 반응이 쉽게 일어납니다. 또한 스케일로 인해 물 속에 있는 H+, OH-, Cl-, Mg2+, S2-와 같은 부식성 물질들이 스케일 아래의 금속 표면에 축적되어 화학적 부식 반응이 발생합니다. 그 결과 금속이 손상되어 얇아지며, 심한 경우에는 장비의 강판을 관통하여 장비가 누수될 수도 있습니다. 기존의 연구 결과에 따르면, 부식의 발생에는 특정한 조건과 유예 기간이 필요하며, 주요 조건은 매질 내에 존재하는 침식성 음이온과 산화제입니다.배터리 내부에 형성되는 부식 영역은 매우 작으며, 이 부식 영역 내의 전해질은 외부의 물질들과 대류나 확산을 일으키기 어렵습니다.배터리 내부에서 양극 반응이 진행됨에 따라 금속 이온의 가수분해 작용으로 H+ 농도가 증가하게 되고, 이로 인해 부식이 일어나는 영역의 매질이 더욱 산성화되어 부식 반응의 속도가 빨라집니다.금속 내의 MnS와 같은 불순물, 표면 결함, 압연 시 생기는 산화막 및 표면에 부착된 물질들(특히 느슨한 황화물), 정지해 있는 매체, 매체 내의 Cl－ 이온, 그리고 높은 온도는 전지의 막힘 현상을 촉진시킨다. 또한 산소의 존재는 균식의 속도를 1~2개 순서만큼 증가시킨다.중력의 작용으로 인해 용기 바닥에 있는 구멍들은 수직면이나 아래쪽 표면에 있는 구멍들보다 훨씬 빠르게 확장되어, 결국 용기 바닥이 먼저 천공됩니다.매체 내의 황화물이 철강 표면과 함께 일정한 두께의 비밀폐형 황화막을 형성하면, 차단된 영역에 수분이 유지되고 매체가 외부로 확산하는 것이 방해받습니다. 이로 인해 차단 전지가 빠르게 형성되고 구멍이 생기는 현상이 가속화됩니다. 이렇게 형성된 차단 전지는 보통 3~24개월 이내에 3mm 두께의 강판에 구멍을 만들 수 있습니다.매끄럽고 깨끗한 표면은 배터리의 막힘을 방지하는 데 도움이 되며, 막힘이 발생했을 경우에는 표면을 깨끗하게 유지함으로써 부식의 진행을 늦출 수 있습니다. 3. 피해 석유화학 및 열전력 생산 과정에서 쿨러에 스케일이 생기는 것은 흔한 문제입니다. 스케일로 인해 장비의 열 전달 효율이 떨어지고, 장비의 생산 능력도 감소합니다；매체의 흐름에 대한 저항을 증가시켜, 운반 장비의 에너지 소비를 높입니다.부착된 스케일은 장비의 내부 부식을 유발하여 장비의 수명을 단축시킬 수 있습니다；심각한 경우 장비가 막혀 설비의 안정적인 생산에 영향을 미치며, 심지어 가동 중단이나 생산 중단을 초래하기도 합니다. 현재, 냉각기의 스케일 제거는 주로 주기적인 가동 중단을 통한 세척(화학적 세척 또는 고압 세척) 방법으로 처리됩니다.이것은 사후 처리 방법으로, 냉각기가 가동되는 동안 스케일 형성으로 인해 발생하는 효율 저하와 스케일 아래의 부식 문제를 해결할 수 없습니다. 휴대된 점토와 같은 불순물들은 쉽게 침전되어 스케일을 형성하고, 이로 인해 스케일 아래에서 부식이 발생합니다. 용액 내 산소의 질량 농도가 높을수록, 물과 스케일이라는 두 상 사이의 질량 농도 차이도 커지며, 그에 따라 양극과 음극의 전위차도 커집니다. 그 결과 Fe는 산소와 반응하여 더욱 쉽게 부식됩니다.누적층이 두꺼울수록 누적층 아래에서 부식이 발생하기 쉬우며, 이는 점점 더 깊은 곳으로 확산되어 결국 관통에 이른다.
1. 정의: 부착물 하부 부식(Under-deposit corrosion)이란, 금속 표면에 쌓인 부착물로 인해 발생하는 부식을 말합니다.
2. 부식 메커니즘: 이는 특수한 형태의 국부적 부식으로, 장비의 기하학적 구조나 부식 생성물, 부착물의 영향으로 인해 금속 표면에서의 유체의 흐름과 전기매질의 확산이 제한됩니다. 그 결과, 막힌 공간 내의 유체의 화학적 성분이 전체 유체와 크게 달라지고, 그 공간 내의 pH 값도 크게 변화합니다. 이로 인해 ‘오큐드 셀 부식(Occude cell corrosion)’이 발생하며, 전극의 전위가 낮아져서 부식이 일어납니다.부식 원리에 따라 산성 부식과 알칼리성 부식의 두 가지로 나눌 수 있으며, 일반적으로 순환 냉각 시스템의 스케일 하부 부식은 산성 부식입니다. 스케일이란 냉각수에 포함된 스케일을 유발하는 성분들이 물이 흐르는 쪽의 금속 표면에 쌓이는 과정을 말하며, 오염물질은 수관류를 포함한 고체 물질들의 집합체입니다.흔한 오염 물질로는 진흙과 먼지, 모래 입자, 부식 생성물, 천연 유기물 및 생물 군집이 있으며, 일반적으로 파편, 알루미나, 알루미늄 인산염, 철 인산염 및 오염 물질의 침전물이 존재합니다. 냉각탑의 오염은 다음과 같은 원인에서 비롯됩니다: ① 보충수에서 유래하는 오염 물질.②공기 중의 오염물질에서 비롯됨.③시스템 자체에서 발생하는 오염물. 미생물은 대부분 육안으로는 보이지 않는 아주 작은 생물들입니다. 미생물의 종류에는 박테리아, 조류, 균류, 원생동물 등이 있습니다. 미생물들은 냉각수 시스템 내에서 대량으로 증식하여 냉각수의 색을 검게 만들고 악취를 유발합니다.환경을 파괴할 뿐만 아니라, 대량의 점토가 생성되어 냉각탑의 냉각 효율이 떨어집니다. 그로 인해 효율이 급격히 저하되고, 수두 손실도 증가합니다. 금속 표면에 침착된 세균들은 심각한 부식을 유발합니다. 이러한 요인들은 모두 냉각수 시스템이 장기간 안전하게 작동하지 못하게 하여 생산에 영향을 미치고 경제적 손실을 초래합니다.따라서 미생물에 의한 피해와 스케일로 인한 부식은 냉각수에 미치는 피해 측면에서 동등하게 중요하며, 이 세 가지를 비교할 때 미생물에 의한 피해를 방지하는 것이 가장 우선시되어야 합니다.냉각수의 미생물에는 다음과 같은 종류들이 있습니다: 균류, 황산균, 환원균, 자영균, 이형균, 황세균, 철세균, 질화균, 조류입니다. 조류는 단순한 녹색 식물로, 줄기나 잎과 같은 구조가 분화되어 있지 않습니다. 그래서 원시식물이라고도 불립니다. 조류와 균류의 주된 차이점은 조류에는 색소체가 있어 광합성을 할 수 있다는 점입니다.영양분을 생성하는 것은 광합성 자영생물의 특징입니다. 순환 냉각수 시스템에서는 흔히 남조류, 녹조류, 규조류라는 세 가지 유형의 조류가 존재합니다. 순환 냉각수 탱크나 냉각탑의 햇빛이 닿는 부분에서 자라고 번식한 조류들은 결국 사멸하여 순환 냉각 시스템 내의 침전물의 한 요소가 됩니다. 금속의 부식은 그 자체의 전기화학적 부식 작용과 자가촉매 작용 때문에 발생합니다. 산에 의한 부식은 수소의 탈극화 작용(2H++2e→H2) 때문에 일어납니다. 부식 생성물은 주로 용해성 염류인데, 이러한 염류들의 가수분해로 인해 매체의 산도가 더욱 증가하여 금속의 부식이 가속화됩니다. 물에 의한 금속 표면의 부식은 주로 전기화학적 부식이며, 부식 전지에서 음극 반응은 주로 산소의 환원입니다. 스케일 아래의 밀폐된 영역에 있는 금속은 양극이 되며, 양극 반응은 철의 용해입니다.탄소강이 물 속에서 겪는 부식 반응은 다음과 같습니다: 양극 반응: Fe → Fe2+ + 2e- 이온화된 철의 가수분해: Fe2+ + H2O → Fe(OH)2 + H+ 이로 인해 스케일 아래의 매질의 pH 값이 더욱 낮아지고, 부식이 가속됩니다. 음극 반응: O2 + 2H2O + 4e = 4OH－ 따라서 금속의 부식은 그 자체의 전기화학적 부식이 자가촉매 작용을 일으켜 금속의 부식을 가속화하기 때문에 발생한다. 점식과 틈새 부식의 전기화학적 기전도 이와 유사하다. 열교환 장비의 열전달 표면에 생기는 스케일은 그 밀도, 두께, 화학적 성분이 보통 균일하지 않은 상태입니다. 이러한 불균일한 오염물들이 금속 표면을 덮으면서 전기화학적 불균일성을 유발하고, 이로 인해 화학적 부식 반응이 쉽게 일어납니다. 또한 스케일로 인해 물 속에 있는 H+, OH-, Cl-, Mg2+, S2-와 같은 부식성 물질들이 스케일 아래의 금속 표면에 축적되어 화학적 부식 반응이 발생합니다. 그 결과 금속이 손상되어 얇아지며, 심한 경우에는 장비의 강판을 관통하여 장비가 누수될 수도 있습니다. 기존의 연구 결과에 따르면, 부식의 발생에는 특정한 조건과 유예 기간이 필요하며, 주요 조건은 매질 내에 존재하는 침식성 음이온과 산화제입니다.배터리 내부에 형성되는 부식 영역은 매우 작으며, 이 부식 영역 내의 전해질은 외부의 물질들과 대류나 확산을 일으키기 어렵습니다.배터리 내부에서 양극 반응이 진행됨에 따라 금속 이온의 가수분해 작용으로 H+ 농도가 증가하게 되고, 이로 인해 부식이 일어나는 영역의 매질이 더욱 산성화되어 부식 반응의 속도가 빨라집니다.금속 내의 MnS와 같은 불순물, 표면 결함, 압연 시 생기는 산화막 및 표면에 부착된 물질들(특히 느슨한 황화물), 정지해 있는 매체, 매체 내의 Cl－ 이온, 그리고 높은 온도는 전지의 막힘 현상을 촉진시킨다. 또한 산소의 존재는 균식의 속도를 1~2개 순서만큼 증가시킨다.중력의 작용으로 인해 용기 바닥에 있는 구멍들은 수직면이나 아래쪽 표면에 있는 구멍들보다 훨씬 빠르게 확장되어, 결국 용기 바닥이 먼저 천공됩니다.매체 내의 황화물이 철강 표면과 함께 일정한 두께의 비밀폐형 황화막을 형성하면, 차단된 영역에 수분이 유지되고 매체가 외부로 확산하는 것이 방해받습니다. 이로 인해 차단 전지가 빠르게 형성되고 구멍이 생기는 현상이 가속화됩니다. 이렇게 형성된 차단 전지는 보통 3~24개월 이내에 3mm 두께의 강판에 구멍을 만들 수 있습니다.매끄럽고 깨끗한 표면은 배터리의 막힘을 방지하는 데 도움이 되며, 막힘이 발생했을 경우에는 표면을 깨끗하게 유지함으로써 부식의 진행을 늦출 수 있습니다. 3. 피해 석유화학 및 열전력 생산 과정에서 쿨러에 스케일이 생기는 것은 흔한 문제입니다. 스케일로 인해 장비의 열 전달 효율이 떨어지고, 장비의 생산 능력도 감소합니다；매체의 흐름에 대한 저항을 증가시켜, 운반 장비의 에너지 소비를 높입니다.부착된 스케일은 장비의 내부 부식을 유발하여 장비의 수명을 단축시킬 수 있습니다；심각한 경우 장비가 막혀 설비의 안정적인 생산에 영향을 미치며, 심지어 가동 중단이나 생산 중단을 초래하기도 합니다. 현재, 냉각기의 스케일 제거는 주로 주기적인 가동 중단을 통한 세척(화학적 세척 또는 고압 세척) 방법으로 처리됩니다.이것은 사후 처리 방법으로, 냉각기가 가동되는 동안 스케일 형성으로 인해 발생하는 효율 저하와 스케일 아래의 부식 문제를 해결할 수 없습니다. 휴대된 점토와 같은 불순물들은 쉽게 침전되어 스케일을 형성하고, 이로 인해 스케일 아래에서 부식이 발생합니다. 용액 내 산소의 질량 농도가 높을수록, 물과 스케일이라는 두 상 사이의 질량 농도 차이도 커지며, 그에 따라 양극과 음극의 전위차도 커집니다. 그 결과 Fe는 산소와 반응하여 더욱 쉽게 부식됩니다.누적층이 두꺼울수록 누적층 아래에서 부식이 발생하기 쉬우며, 이는 점점 더 깊은 곳으로 확산되어 결국 관통에 이른다.