배관 접촉부의 틈새 부식 - Contact Point Corrosion, Touch Point Corrosion

 

CPC Inspection  (Contact Point Corrosion)

Corrosion at Pipe Supports (파이프 지지대 부식)

파이프 지지대의 부식은 공정 배관 부식의 주요 원인 중에 하나입니다. 이번 포스팅에서는 배관 지지대가 적절히 보호, 관리되지 않을 경우 배관 지지대에서 발생하는 다양한 부식 메커니즘에 대해 기술합니다. 이 논문은 또한 파이프 지지대에 대한 검사 전략을 논의하고 기계적 무결성 프로그램(mechanical integrity programs)에 유용한 것으로 입증된 단순화된 시각적 선별 방법을 제공합니다.

 

TPC (Touch Point Corrosion)
이러한 형태의 부식은 석유 화학 시설 및 정유공장에서 많이 발생합니다. 파이프 레스트와 지지대 사이에 존재하는 접근 불가능한 영역은 부식 셀 형성에 쉽게 기여하는 물질인 수분을 가두는 경향이 있습니다. 파이프의 안정성을 유지하려면 클램프, 패드, 지지대, 빔, 행거가 국부적 인 부식 영역을 형성하지 않도록하는 것이 중요합니다. 이러한 형태의 부식은 갈바닉 부식, 구멍 부식 및 틈새 부식의 조합에서 비롯됩니다. 불균일 부식이기 때문에 확산되어 결국 결함, 손상이 발생하고 예기치 않은 누출사고와 연결됩니다. 일반적으로 수분 및 화학 물질이 금속 부식을 가속화하는 산성 및 알칼리성 조건을 생성하는 것을 방지하기 위해 파이프와 접촉하는 이러한 지점에서 적절한 제어가 필요합니다.

 1   Pipe Support Type 

✅ Standard beam support 

파이프는 보통 표준 구조 형상(I-beam, wide flange beam, angle, channel 등)의 지지 부재 위에 놓거나 고정된다. 파이프는 U 볼트로 이 부재에 고정될 수 있다.

일반적인 I- 빔 파이프 지지대 (파이프가 I- 빔과 완전히 접촉하고 있음)

U-Bolt Beam 지지대

✅ Saddle clamp

파이프는 두 개의 압연 플레이트 사이에 고정되어 있다. 이들 플레이트 중 하나에 구조 요소가 용접되어 파이프를 지지 구조물에 부착한다

Typical half-saddle clamp

Full-saddle clamp

✅ Welded support

이러한 유형의 지지대에는 일반적으로 지지대 인터페이스에서 자유롭게 이동할 수 있는 파이프에 대한 부품을 용접하는 작업이 포함된다. 이것은 다양한 변수가 있으며, 보온 배관에 일반적으로 적용한다. 

일반적인 용접 파이프 지원.   지원 인터페이스에서 움직임을 허용하지만 부식도 허용합니다. 

✅ 기타 
플랜지 볼트 지지대, 다양한 유형의 파이프 행거, 기타 특수형 지지대 등 다양한 방법이 사용된다. 

 2   문제점

역사적으로 대부분의 문제를 일으킨 것은 beam supports and the saddle clamps 빔 지지대와 안장 클램프다. 이러한 공통점은 다음과 같다.

• Crevice forming(틈새 형성) - 파이프 표면에 틈새를 형성하는 것이 근원적인 문제점이다.

• Water trapping (물 고임) - Support Type은 파이프 표면에 접촉되는 부분에 물이 닿아 문제가 된다. 

• 검사성 및 유지관리성의 어려움 - Support Type의 구조적 문제점으로 일부 부위는 도장을 하거나 하거나 유지관리가 사실상 불가능하다. 육안검사가 어려운 경우가 많고, 비파괴검사(NDT) 방식으로 검사하는 것도 매우 어렵다.

• 갈바닉 형성 - Support Type의 일부는 양쪽 금속 접촉이 발생할 수 있다. 비록 Pipe와 Support가 모두 Steel이지만, 두 금속은 여전히 부식전지를 만들기 위해 작은 전위차를 제공할 수 있다.

부식 메카니즘

 3 문제점

부식 메커니즘 순서

1단계  Water is trapped (물 고임)
지지대와 도장된 파이프의 각 요소는 파이프 표면에 접촉이 되고 물 고임을 허용한다. 

2단계 페인트 시스템 결함
파이프와 서포트 빔의 도장이 완벽하더라도, 페인트 시스템은 대기 노출 됨을 기반으로 설계된다. 페인트 표면이 지속적으로 물에 노출되면 도장 표면이 갈수록 부드러워진다. 결국 파이프 금속재질은 물에 직접 노출될 수밖에 없다.

3단계 부식의 시작
산소를 함유한 물에 노출된 steel의 국소부위에서 부식이 시작된다. (일반적으로 Cl 함유량이 높은 경우가 많다)

4단계 도장 막의 부식 언더컷 - 초기 부식은 곧 언더컷되어 부식의 정도가 확산된다.

페인트가 시작 부위에서 점차적으로 언더컷 됨 

5단계 틈부식 시작
이때부터는 공기와의 접촉에 의한 틈부식이 진행된다. 이것은 일반적인 부식의 매카니즘이다. 부식성 물질이 쌓이면서 산소 확산이 더욱 제한되고 산소 농도 구배가 더 가파르게 된다. 피팅은 부식 속도가 가속화 된다. 

틈새 부식 

6단계 파이프 결함
지속적인 파이프 부식 상태의 검사 프로그램이 가동되지 않으면 파이프 결함으로 연계된다.

시작 부위에서 점차적으로 페인트가 언더컷됨

틈새 부식의 가속화

 

관례적인 과거 해결 방법

 

고무 패드로 틈새 부식 가속화	고무 패드 및 라이너  앞서 언급했듯이 금속 대 금속 접촉이 파이프 지지대 부식을 일으키는 주요 문제라고 인식을 했다. 일부 작업자는 비생산적이라는 의견에도 불구하고 다양한 유형의 고무 패드를 사용했다. 실제로 파이프 아래의 고무 패드는 파이프의 수명을 줄이는 훌륭한 역할을 했다. 고무 패드없이 형성된 틈새는 새로운 틈새에 비해 미세하다. 그러나 이 미세한 틈새는 모세관 작용에 의한 물을 빨아들이는 능력을 가지게 된다. 결국 고무패드는 물을 유입시킬뿐만 아니라 공기 순환과 자연 증발이 억제된다.
유리 섬유 패드 틈새 부식 결함	유리 섬유 패드 지지점에서 파이프에 부착 된 윤곽이있는 패드 (아래 그림 9). 분명히 금속 간 접촉을 제거하려는 또 다른 시도입니다. 이것은 고무 패드보다 낫지 만 여전히 파이프 표면에 틈새를 형성 할 수 있습니다.
	용접 서포터 용접 된 지지대는 실행 가능한 해결책입니다. 그러나 건설 및 검사 측면에서 일반적인 시공법에 상당한 비용이 추가됩니다. 경우에 따라 압력 배관 시스템에 용접을 너무 많이하는 것은 바람직하지 않습니다. 몇 가지 다른 해결책이 채택되었지만, 그중 어느 것도 문제의 주요 원인인 물 고임 을 실제로 해결하지 못했다.

 

최적의 해결책

분명히 솔루션은 문제의 근본 원인을 해결해야하며 응용 프로그램을 실용적인 특정 기능이 있어야합니다. 성공적인 솔루션의 중요한 특징은 다음과 같습니다. 

1. 배관 표면의 틈새와 배관 표면과 접촉하여 물을 가두어 고정시키는 능력은 제거되어야 한다.
2. 금속과 금속의 접촉은 가능한 제거되어야 한다.
3. 지지대와 배관이 닿는 부분의 유지보수와 검사가 쉬워야 한다.
4. 배관 시스템을 완벽하게 지지해야 한다.
5. 신축 및 개축에 적용 가능해야 하며, 설치 시 별도의 용접작업이 요구되지 않아야 한다.
6. 비용이 저렴해야 한다.

U- 볼트를 사용할 때 볼트의 생크 위에 폴리올레핀 슬리브를 적용하는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 볼트를 조일 때 파이프 주변의 페인트 필름이 깨질 위험을 줄일 수 있습니다.이 재료는 파이프 페인트를 보호하기 위해 경도와 내구성의 올바른 조합을 제공하지만 파이프 둘레에 모세관 틈새가 생기는 것을 방지합니다.

	그림 10 :  반원형 파이프 지지대 인터페이스 반원형 고강도 열가소성은 반원형 구성은 파이프의 틈새를 최소화하고 물 축적을 허용하지 않습니다. 스탠드 오프는 지지대에서 쉽게 검사 및 유지 관리 할 수 ​​있습니다.
	그림 11 :  폴리올레핀 피복 U- 볼트로 설치된로드  금속 대 금속 접촉이 제거되고 절연 볼트와 함께 사용하면 파이프를지지 구조물에서 완전히 분리 할 수 ​​있습니다. 매우 낮은 크리프를 나타내면서 압축 강도를 최적화하도록 저비용 재료를 선택하고 구성했습니다.
	그림 12 :  빔 드레싱으로 설치된로드  이 재료는 파이프지지 빔의 상단에 연속 드레싱으로 배치하거나 안정화 U- 볼트와 통합 할 수 있습니다.
	그림 13 :  일반적인로드 및 U- 볼트 독립형 지원 어느 쪽이든 신축 또는 개장 애플리케이션을 위한 냉간 작업 설치가 가능합니다.

 

 

✅ 효과

1989년 설치

2002년 확인 : 보존 상태가 양호, 부식과 열화가 없음

✅ 재질의 선택

품질이 낮은 재료의 채택으로 하중이 가해지면 분쇄됨

품질이 낮은 재료의 채택으로 시간이 지남에 따라 유격발생

 

Contact Point Corrosion

파이프 지지대의 검사 ☞ Contact Point Corrosion

고위험 시설의 결함이 발생하기 전에 검사기법을 통한 관리체계가 필요합니다. 초음파 검사방법은 효과적 면서 정량적으로 검사가 가능하지만 비용과 시간이 많이 소요됩니다. Contact Point Corrosion에 대응을 하기 위해서는 일반적인 부식이 아닌 틈새 부식에 초점을 두어야 합니다. 이 부식은 다음 세가지로 분류됩니다.

CC-L (Light Crevice Corrosion)- 부식 제품이 보이지만 층상 스케일링의 증거는 없습니다.

CC-M (Moderate Crevice Corrosion)- 틈새 가장자리에 단일 층의 부식 스케일이 보입니다.

CC-H (Heavy Crevice Corrosion)- 풍부한 부식 생성물 침출 및 눈에 보이는 다층 부식 스케일이 보입니다.

 

그림 19 :   파이프 지지대의 틈새 부식 심각도 비교

요약

• 파이프 지지대와 파이프가 접촉되어 발생되는 부식을 간과하지 말아야 합니다! • 파이프 지지대는 새들 클램프를 사용하지 마십시오! • 파이프 지지대에 고무패드를 사용하지 마십시오! • U-볼트를 적용할 때에는 폴리올레핀 피복 U-볼트를 사용하십시오! • 반원형로드의 적용은 파이프 지지대 부식 방지에 매우 효과적입니다!

 

CPC (contact point corrosion inspection).pdf

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