스테인레스 스틸 가스관의 내식성에 영향을 미치는 요인

스테인리스 가스관 내부의 서비스 환경 요인

가스를 운반하는 스테인레스 스틸 파이프의 경우 가장 위험한 부식 시나리오는 일반적으로 파이프 벽에 전도성 액체상이 형성될 때 시작됩니다. 전해질(보통 물)이 없으면 대부분의 내부 부식 메커니즘이 급격히 느려집니다.

수분 존재 및 가스 이슬점

무료 물은 활성화 조건입니다. 대부분의 내부 부식에 대해. 가스가 공장을 "건조"하게 놔두더라도 물 이슬점이 적절하게 제어되지 않으면 경로를 따라 온도가 떨어지면서 물이 응결될 수 있습니다. 업계 지침에서는 가스 이슬점을 낮추고 부식을 촉진하는 조건을 제거하기 위해 탈수를 강조합니다.

• 습한 가스를 유입하는(또는 응축을 허용하는) 혼란은 낮은 지점, 데드 레그 및 냉각 하류에 위험을 집중시킵니다.
• 물이 정체되어 염분, 철분, 박테리아가 축적되면 소량의 물만으로도 충분할 수 있습니다.

국지적 공격을 "활성화"하는 산성 가스, 산소 및 염분

물이 존재하면 용해된 종에 따라 심각도와 고장 모드가 결정됩니다.

• 염화물 (생산된 물의 이월, 수력 시험수, 해안 공기 유입 또는 세척액)은 공식/틈새 부식 및 염화물 응력 부식 균열의 가장 일반적인 원인입니다.
• CO₂ 응축수(탄산)의 pH를 낮추고 혼합 금속 시스템에서 일반적인 부식 위험을 높일 수 있습니다. 산소 유입은 습한 지역의 부식을 더욱 가속화할 수 있습니다.
• H2S 산성 환경에서 균열 민감성 및 재료 적격성 요구사항을 변경합니다. 재료 사용은 일반적으로 MR0175/ISO 15156에 의해 관리됩니다.

실용적인 요점: 내부 표면이 보이도록 프로세스를 제어하십시오. 건조 가스 및 최소 염분 침착 ; 이를 보장할 수 없는 경우(스타트업, 피깅, 수력 테스트 또는 사양을 벗어난 가스) 재료 선택 및 제조 품질이 결정됩니다.

합금 화학 및 등급 선택: "스테인레스"가 하나의 재료가 아닌 이유

스테인리스강은 표면에 얇은 산화 크롬 부동태 피막이 형성되기 때문에 부식에 강합니다. 염화물 함유 습윤에서 "적절한" 저항과 "높은" 저항의 차이는 흔히 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 질소(N) 함량에 의해 좌우되며, 이는 일반적으로 피팅 저항 등가수(PREN)를 사용하여 비교됩니다.

PREN을 사용하여 공식/틈새 저항 비교

PREN ≒ %Cr(3.3 × %Mo)(16 × %N) . PREN이 높을수록 일반적으로 염화물에 의한 공식 및 틈새 부식(습성 가스 또는 염분 응축수가 발생할 수 있는 주요 문제)에 대한 저항성이 향상되었음을 나타냅니다.

실용적인 요점: 염화물에 의한 습윤이 신뢰할 수 있는 경우(응축수, 수증기 잔류물, 해안 노출, 생성된 물의 이월)에 따라 등급을 선택해야 합니다. 국부적인 부식 및 SCC 마진 , 단지 "스테인리스 대 탄소강"이 아닙니다.

온도, 염화물 및 응력: 가스 배관용 SCC "트립와이어"

염화물 응력 부식 균열(Cl-SCC)에는 인장 응력(잔류 용접 응력이면 충분함), 젖은 표면의 염화물, 고온이라는 세 가지 조건이 동시에 필요합니다. 실제로 온도는 관리 가능한 피팅 위험을 균열 위험으로 바꾸는 요인입니다.

실제 기준점: 60°C(150°F) 지침

스테인리스강을 완전히 담그면 약 60°C(150°F) 미만에서 염화물 SCC가 거의 보이지 않습니다. . 해당 범위 이상에서는 민감도가 급격하게 증가하고 상대적으로 낮은 염화물 수준도 문제가 될 수 있습니다. 특히 표면에 염분을 집중시키는 습식/건식 순환의 경우 더욱 그렇습니다.

실제 배관 시스템에서 작동하는 제어 장치

• 가능한 경우(절연 설계, 라우팅 및 핫스팟 방지) SCC에 민감한 체제 아래로 금속 온도를 유지하십시오.
• 수압 테스트/시운전 중 염화물 노출을 줄이고 철저한 배수 및 건조를 보장합니다(잔여 필름으로 인해 나중에 균열로 발전할 수 있는 구멍이 생길 수 있습니다).
• 온도와 습한 염화물을 확실하게 피할 수 없는 경우 듀플렉스/슈퍼 듀플렉스 또는 고합금 재료를 지정하십시오(해당하는 경우 관련 신맛/서비스 표준에 부합하도록 인증하십시오).

용접, 열 착색 및 표면 상태: 제조가 내식성을 어떻게 지울 수 있는지

가스용 스테인레스 스틸 파이프의 경우 많은 "미스터리" 부식 문제는 열 착색, 철 내장, ID의 불량한 퍼지, 거친 마무리, 불완전한 세척/패시베이션 등 제조 과정에서 발생합니다. 이러한 문제는 패시브 레이어가 손상되거나 균일하게 재형성될 수 없는 약점을 만듭니다.

용접 후 열 착색 및 산화물 스케일

열 착색은 변색 그 이상입니다. 이는 산화된 표면과 종종 표면의 크롬이 고갈된 층을 나타냅니다. 그대로 두면 잔류 응력이 가장 높은 곳(열 영향부 및 용접 지단부)의 국부적인 내식성을 현저하게 감소시킬 수 있습니다.

산세 및 패시베이션(그리고 둘 다 중요한 이유)

산세척은 용접 스케일/열 착색 및 손상된 표면층을 제거합니다. 패시베이션은 견고한 패시브 필름을 촉진합니다. ASTM A380(세척/스케일 제거/패시베이션 관행) 및 ASTM A967(화학적 패시베이션 처리)과 같은 표준은 일반적으로 허용 가능한 프로세스 및 검증을 정의하는 데 사용됩니다.

• 파이프 용접 루트의 과도한 내부 산화를 방지하려면 적절한 ID 퍼지를 사용하십시오(조립 후 내부 접근이 제한되는 가스 배관의 경우 특히 중요함).
• 연삭 도구에서 철 오염을 제거하거나 탄소강과 접촉하십시오(철 픽업은 표면에 "녹슬어" 침전물 부족 공격을 일으킬 수 있음).
• 형상이 틈새 화학 및 용착물 유지를 결정하므로 용접 마감에 대한 허용 기준(부드러운 전환, 최소 틈새)을 지정합니다.

부식 성능을 높이는 설계 및 설치 세부 사항

올바른 등급과 우수한 용접이 있더라도 설계 세부 사항에 따라 부식성 액체 및 침전물이 쌓이는지 여부, 산소가 유입될 수 있는지 여부, 갈바니 커플이 공격을 가속화하는지 여부가 결정됩니다.

틈새, 죽은 다리 및 액체 트랩을 피하십시오.

• 실용적인 경우 경사 라인을 설치하고 응축수가 정체되는 것을 방지하기 위해 낮은 지점에 배수 지점을 제공합니다.
• 죽은 다리와 덮힌 가지를 최소화하십시오. 고인 물은 미생물 영향 부식(MIC)의 일반적인 원인입니다.
• 염화물이 풍부한 염수가 집중되는 곳에 지속적인 균열을 만들지 않는 개스킷/연결 설계를 사용하십시오.

갈바니 상호작용 및 혼합 금속

스테인레스강이 덜 귀금속(예: 탄소강)에 전기적으로 연결되고 전해질이 존재하는 경우 갈바닉 부식은 덜 귀금속 구성 요소에 대한 공격을 가속화하고 접합부에 침전물을 집중시킬 수 있어 스테인레스에도 국부적인 부식 위험이 발생할 수 있습니다. 절연 전략(유전체 결합, 신중한 접지 설계, "습식" 접합 방지)을 통해 이러한 위험을 줄일 수 있습니다.

운영, 수력 테스트 및 MIC: 장기 저항을 결정하는 "숨겨진" 요소

많은 스테인리스 가스 배관 부식 실패는 정상 작동 중에 발생하는 것이 아니라 시운전, 수력 테스트, 가동 중단 또는 물이 유입되고 잔류물이 남는 공정 혼란 중에 발생합니다.

수질 테스트 및 건조 규율

수압 테스트 및 세척수에는 염화물과 미생물이 유입될 수 있습니다. 실제 업계 지침에서는 일반적으로 저염소수를 권장합니다(종종 ~50ppm 염화물 보수적인 기준으로) 배관 내부에 고인 물이 남지 않도록 청소, 배수, 건조를 강조하고 있습니다.

물이 고여 있을 때의 MIC 위험

미생물학적 영향 부식(MIC)은 상대적으로 적당한 염화물 수준에서도 고인 물에서 발생할 수 있으며 수압 테스트 후 라인이 배수되지 않은 스테인레스 시스템에서 문서화되었습니다. 즉각적인 제어가 가능합니다. 고인 수막을 남기지 말고 프로세스 및 규정에서 허용하는 경우 살생물제/제어 조치 없이 장기간 정체되는 것을 피하십시오.

1. 완전 배수, 건조 가스 블로우다운(또는 이와 동등한 것) 및 건조 확인으로 끝나는 시운전 순서를 정의하십시오.
2. 습한 지역의 산소는 공격을 가속화하므로 가동 중지 시간(담요, 철저한 격리 및 누출 관리) 동안 산소 유입을 제어합니다.
3. 낮은 지점, 데드 레그, 냉각기 하류, 용접이 많은 스풀 등 가장 취약한 위치를 먼저 검사하십시오.

실제 결정 테이블: 요인, 실패 모드 및 이에 대한 조치

최종 요약: 스테인레스 스틸 가스 파이프는 내부식성을 시스템 특성으로 처리할 때 가장 잘 작동합니다. 공정 건조도, 염화물 관리, 합금 선택(PREN/SCC 마진), 제조 품질, 액체 관리 설계가 모두 일치해야 합니다.

데이터 포인트 및 임계값에 사용되는 참조

• SSINA: 염화물 응력 부식 균열 (완전히 담그면 ~60°C 미만인 경우는 드뭅니다).
• 통합 합금: PREN 공식 및 PREN 범위 예시 (PREN 방정식 및 일반 등급의 일반적인 범위).
• PHMSA 보고서: 파이프라인 부식 (부식을 촉진하는 조건을 제거하기 위한 탈수 및 이슬점 제어)
• GRI: 가스 파이프라인의 내부 부식 직접 평가 (이슬점 정의 및 수분 응축 메커니즘).
• TWI: 용접 후 부식 특성 복원 (열 착색 산화물과 크롬이 고갈된 층을 제거합니다).
• 니켈 연구소 기술 노트: 산세척 및 부동태화 (ASTM A380/A967 참조 및 목적).
• 니켈 연구소: 수압 테스트 후 스테인리스의 MIC 케이스 예 (근본 원인으로 고인 물).
• NACE MR0175 / ISO 15156-1 (신 서비스 컨텍스트 및 H₂S 관련 예방 조치 프레임워크).