스테인레스 스틸 원자로의 저하 성능의 원인은 무엇입니까?

작동 중에 스테인리스강 반응기는 산, 알칼리, 염분, 유기 용매와 같은 부식성 매체에 자주 노출됩니다. 고온 및 고압 작동 조건에서 이러한 매체가 스테인리스강 재료에 미치는 부식 효과는 상당히 강화됩니다.

• 피팅 및 입계 부식: 염화이온(Cl⁻)은 스테인리스강의 공식 및 응력부식균열의 주요 원인입니다. 염화물이 포함된 환경이나 염화물이 포함된 세척액에서는 스테인리스강 표면의 부동태 피막이 쉽게 손상되어 국부적인 부식이 발생할 수 있습니다.
• 틈새 부식: 교반기 샤프트 씰, 플랜지 조인트, 용접 이음매 등의 위치에 작은 틈이 생기기 쉽습니다. 이러한 영역의 전해질 유지로 인해 산소 농축 셀이 생성되어 틈새 부식이 시작될 수 있습니다.
• 코팅 손상: 일부 반응기 내부는 에나멜, 스프레이 PTFE 또는 기타 부식 방지 코팅으로 보호될 수 있습니다. 이러한 코팅이 긁히거나 벗겨지거나 고르지 않게 도포되면 밑에 있는 금속 기판이 부식성 환경에 직접 노출되어 성능 저하가 가속화됩니다.
• 추천: 염화물 이온 부식에 대한 저항성을 높이기 위해 316L 또는 이중강과 같은 공정 매체에 따라 적절한 스테인레스 강 등급을 선택합니다. 정기적으로 내부 표면 상태를 점검하고, 필요 시 부동태 처리를 실시하여 보호 부동태 피막을 복원합니다.

원자로는 빈번한 온도 순환(가열/냉각)과 압력 변화(가압/감압)를 겪으며, 물질에 주기적인 열적, 기계적 응력이 가해집니다. 시간이 지남에 따라 피로 손상이 발생할 수 있습니다.

• 열피로 균열: 급격한 온도 변화로 인해 용기의 여러 부분에 고르지 않은 팽창과 수축이 발생하여 열 응력이 발생합니다. 특히 노즐, 맨홀, 지지 연결부 등 구조적 불연속부에서 미세균열이 발생할 가능성이 높습니다.
• 압력 피로: 반복적인 압력 변화로 인해 금속에 누적 소성 변형이 발생하여 강도와 인성이 감소하고 잠재적으로 균열이 전파되거나 심지어 파열될 수도 있습니다.
• 진동 효과: 작동 중 교반 시스템에 의해 발생되는 기계적 진동은 용접부 및 연결 지점의 피로 손상을 악화시킬 수 있습니다.
• 추천: 열 충격을 방지하기 위해 작동 중 가열 및 가압 속도를 제어합니다. 잠재적인 균열을 조기에 발견하기 위해 정기적인 비파괴 검사(예: 초음파 또는 자분 검사)를 수행합니다.

반응 순도를 보장하고 교차 오염을 방지하려면 반응기를 정기적으로 청소해야 합니다. 그러나 부적절한 청소 방법은 실제로 장비 성능을 저하시킬 수 있습니다.

• 강한 산/알칼리 세정제 사용: 침전물 제거에는 효과적이나, 농도 조절이 제대로 되지 않거나, 세척 후 헹굼이 제대로 이루어지지 않을 경우, 잔류하는 산이나 알칼리에 의해 스테인리스 표면이 계속 부식될 수 있습니다. 특히 저니켈 스테인리스의 경우 더욱 그렇습니다.
• 불완전한 청소: 잔여 반응 생성물, 폴리머 또는 결정성 물질이 용기 벽에 축적되어 열 전달 효율을 감소시키고 부식 시작 지점 역할을 할 수 있습니다.
• 단단한 브러시 또는 연마성 세척제 사용: 내부 표면을 긁어 부동태층을 손상시키고 부식 취약성을 증가시킬 수 있습니다.
• 추천: 중성세제 또는 특수세제를 사용하고, 표준화된 세척순서(사전헹굼 → 세탁 → 철저한 헹굼 → 건조)를 따르세요. 청소 효율성과 안전성을 향상하려면 CIP(Clean-in-Place) 시스템 구현을 고려하세요.

설계의 합리성과 제조 품질은 장비의 수명을 결정하는 기본 요소입니다.

• 열악한 구조 설계: 과도한 불감대, 불량한 토출 흐름 또는 부적절한 교반기 레이아웃은 재료 정체 및 불균일한 혼합으로 이어질 수 있으며, 청소 난이도 및 부식 위험이 증가합니다.
• 잘못된 재료 선택: 부적합한 스테인리스강 등급을 사용하는 경우(예: 염화물 함유 응용 분야에서 316L을 304로 대체) 장비 수명이 크게 단축됩니다.
• 낮은 용접 품질: 용접부의 다공성, 슬래그 함유 또는 불완전 융착과 같은 문제는 기계적 강도를 감소시킬 뿐만 아니라 부식이 시작되는 우선적인 위치를 생성합니다.
• 부적절한 표면 처리: 내부 표면이 지나치게 거칠거나 연마/부동태 처리가 부족하면 균일하고 치밀한 산화막 형성이 방해되어 내식성이 저하됩니다.
• 추천: 조달 과정에서 설계 도면, 재료 인증, 용접 절차 자격을 엄격하게 검토합니다. 시운전 전에 내시경 검사와 패시베이션 처리를 수행하십시오.

과학적이고 효과적인 유지 관리 관리의 부족은 장비 성능 저하에 영향을 미치는 주요 인적 요소입니다.

• 오래된 씰 교체 실패: 메커니컬 씰이나 개스킷은 장기간 사용하면 성능이 저하되거나 변형될 수 있으며, 이로 인해 누수가 발생하여 진공 또는 압력 작동에 영향을 미치고 안전사고를 일으킬 수 있습니다.
• 밸브 및 파이프라인 막힘 또는 부식: 공급/배출 포트, 배기 밸브 및 관련 배관을 정기적으로 청소하지 않으면 흐름이 막혀 공정 안정성이 저하될 수 있습니다.
• 정기점검 무시: 부식 징후, 비정상적인 소음, 비정상적인 진동을 신속하게 식별하지 못할 경우 적시에 수리할 수 있는 기회를 놓칠 수 있습니다.
• 윤활 부족: 구동 부품(예: 기어박스, 베어링)의 윤활 부족은 마모를 가속화하고 교반 시스템의 정상적인 작동에 영향을 미칩니다.
• 추천: 종합적인 장비 유지보수 일지를 작성하고, 예정된 유지보수 계획(예: 분기별 점검, 연간 점검)을 실행하고, 마모된 부품을 즉시 교체하고, 상세한 서비스 기록을 유지합니다.

• 미생물에 의한 부식(MIC): 특정 생발효 또는 수성 시스템에서는 미생물 대사 부산물(예: 황화수소)이 국부적인 부식을 유발할 수 있습니다.
• 갈바니 부식: 스테인레스강이 전해 환경에서 이종 금속(예: 탄소강 지지대, 구리 기구 부속품)과 직접 접촉하면 갈바니 전지가 형성되어 스테인레스강의 부식이 가속화될 수 있습니다.
• 운영자 오류: 온도 또는 압력 제한을 초과하여 장비를 작동하거나 호환되지 않는 재료를 도입하면 원자로에 돌이킬 수 없는 손상을 일으킬 수 있습니다.