재질의 중요성: 내식성에 따른 올바른 재질을 선택하는 방법

재질의 중요성: 내식성에 따른 올바른 재질을 선택하는 방법

해양구조물을 세우려면 약 15km에 가까운 배관과 2만 개 이상의 유체 시스템 부품, 최소 만 개의 피팅이 필요하고, 기계식 체결을 8천 번이나 해야 하므로, 반드시 내식성 금속으로 재질을 선택해야 합니다.

부식에 대비하여 재질을 선택하려면 다양한 각도에서 문제를 바라봐야 합니다.  단순히 재질만 고르는 것 외에도 고려할 사항이 많습니다. 재질의 품질을 우선으로 따져봐야 하며, 여기에 전문적인 기술과 전문가의 지원을 통해 다른 관점에서도 재질의 적합성을 판단할 수 있어야 합니다.

품질 관리 기준

모든 금속은 특정 조건에서 부식이 일어납니다(그림 1). 부식은 금속 원자가 유체에 의해 산화할 때 발생하며, 금속 표면을 손상시킵니다. 이로 인해 튜빙과 같은 부품의 두께가 얇아져 기계적인 결함이 발생하게 됩니다. 부식에는 다양한 유형이 있기 때문에, 애플리케이션에 맞는 최적의 내식성 재질을 선택하기 위해서는 유형별로 적합한 재질을 반드시 따져봐야 합니다.

재질의 화학적 구성이 내식성을 결정하기 때문에, 이로 인해 발생하는 부식을 피하기 위해서는 사용 중인 모든 재질의 품질을 전반적으로 살펴보는 것이 가장 중요합니다.  바스탁을 선택할 때부터 부품의 최종 점검에 이르기까지 모든 단계에서 재질의 품질을 세세하게 검토해야 합니다. 

재질 공정 제어 및 점검

문제는 미리 발견하여 사전에 방지하는 것이 가장 좋습니다.  그 방법 중 하나는 공급업체가 부식에 대비해 엄격히 품질 관리하도록 하는 것으로, 출하하는 바스탁의 공정을 제어하고 부품 상태를 점검하는 것부터 시작할 수 있습니다. 점검은 재질 표면의 결함을 눈으로 확인하고 특수 테스트를 진행하여 부식 민감도를 감지하는 등 다양한 방식으로 시행할 수 있습니다.

또 다른 방법은 공급업체에 재질의 구성 중 특정 성분의 함량을 확인하도록 요청하여 적합한 재질을 고르는 것입니다. 재질의 내식성, 강도, 용접성, 연성 측면에서, 이와 같은 성질이 최적으로 배합된 합금을 우선적으로 찾는 것입니다. 이를테면, 316 스텐레스강이 미국재료시험협회(ASTM International®)의 표준 규격이 요구하는 최소 조건보다 훨씬 더 많은 니켈(Ni)과 크롬(Cr)을 함유하였다면 내식성 성질이 더 뛰어나다고 볼 수 있습니다.  공급업체는 상시 재질의 화학적 조성을 제공할 수 있어야 하며 국제표준화기구 및 ASTM에서 제정한 표준을 준수하는지 표시해야합니다(그림 2).

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제조 공정의 관리

공급업체는 원칙에 따라 모든 제조 공정에서 부품을 점검해야 합니다. 첫 번째 단계는 제조 작업 지침을 제대로 따르는 것입니다. 부품을 제조한 후에는 눈으로 보이는 결함이나 성능 저하를 일으킬 다른 결함은 없는지 확인할 수 있도록 추가 검사를 반드시 시행해야 합니다. 추가 검사를 통해 부품이 원래 의도에 맞게 작동하고 누설이 없는지 확인합니다.

재료과학 전문 지식

재질과 부품 결과물이 성능 기준에 부합하거나 더 좋은지 파악하였다면, 다음 단계는 실제 작업 환경에서 일어날 수 있는 문제를 해결할 수 있는 적합한 재질을 선택하는 것입니다. 바로 이 때, 공급업체가 재료과학에 대해 얼마나 이해하고 있는지에 따라 결과물에 큰 차이가 생깁니다.

또한 기술적인 측면에서는 기계적 특성과 재질 적합성 등의 요인을 고려하는 것이 필요합니다.

기계적 특성

재질의 기계적 특성에는 항복 강도와 인장 강도가 있습니다(그림 3).  고압에서도 신뢰할 수 있는 부품을 제작할 때 더 높은 강도의 재질을 사용합니다.

부식이 생기면 비용이 많이 소요됩니다. 국제부식엔지니어링협회(NACE: National Association of Corrosion Engineers)는 전체 오일 및 가스 산업에서 부식에 소비하는 연간 비용을 총 13억 미국 달러로 추정합니다. 부식을 눈으로 식별하고 위치를 파악하는 것만으로도 손실을 최소화할 수 있습니다. 하지만 그보다 먼저 엔지니어가 부식을 예측하고 최상의 재질을 선택한다면, 시스템 무결성, 자산의 수명, 성능, 안전성을 향상시킬 수 있습니다.

다음 가이드를 참고하시면 부식이 애플리케이션에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

• 형태, 위치, 원인 등으로 부식의 유형을 파악합니다.
• 파악한 부식 유형에 적합한 재질을 선택합니다.
• 틈새 부식이 발생할 수 있는 장소를 최소화하고 가능한 상성이 맞지 않는 금속이 접촉하지 않도록 합니다.
• 튜빙의 서포트부터 클램프까지 모두 조사하여 가능한 부식이 발생하지 않도록 합니다.

지속적인 관리 및 지원

유체 시스템 부품을 우수한 재질로 제조하는 것은 시작일 뿐입니다. 애플리케이션을 최대한 오래 사용하려면 구매 이후에 지속적인 관리 및 지원이 필수입니다. 귀하의 시스템을 잘 이해하고 재질 투자 비용의 가치에 대한 이해를 바탕으로 적절한 솔루션을 제안하고 지원할 수 있는 공급업체를 선택하십시오.

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