에너지관리기사 일반부식, 저온부식, 고온부식 및 부식의 분류

에너지관리기사 내용 모음

이번 포스팅에서는 에너지관리기사의 내용 정리를 다뤄보겠습니다. 실기 시험에서 공부한 내용을 정리한 것이며 곧 있으면 있을 실기 시험에 많은 도움이 있으시길 바라겠습니다. 에너지관리기사는 보일러 등의 설비 관리직에서 많이 취득하는 자격증입니다. 선임 등으로 인한 부수입으로 많은 분들이 관심을 갖고 있는 자격증이라고 합니다.

 

오늘은 보일러의 여러 특성 중 "일반부식, 저온부식, 고온부식 및 부식 분류", "보일러 통풍 방식, 통풍력 증가 조건" 그리고 수격작용까지 정리해 보도록 하겠습니다. 글을 작성함에 있어서 분자식의 앞에 사용되는 숫자는 "화학양론 수"이며, 뒤에 사용되는 숫자는 아래첨자임을 확인해 주세요.그리고 저는 설명을 위해 최대한 풀어서 작성을 합니다. 적절하게 생략하여 암기하시면 좋겠습니다. 그럼 시작하겠습니다.

1. 보일러 일반부식

보일러에는 물이 사용되기 때문에 산소 또는 물에 의한 부식이 발생되기 때문에 많은 관심이 필요합니다. 부식에 의해 보일러 본체에 문제가 생길 수 있기 때문에 다양한 해결책이 제시되어 있으며 설비 관리에 유용하게 활용할 수 있습니다.

 

• 보일러 일반부식 종류 
  1) 수산화 제1철(Fe(OH)2)에 의한 부식 : 보일러 수로 사용되는 순수한 물과 철에 의한 부식입니다.
     1-1) 화학반응식 : Fe + 2H2O -> Fe(OH)2 + H2
  
  2) 수산화 제2철(Fe(OH)3)에 의한 부식 : 마찬가지로 순수한 물과 반응하는 것인데, 차이점은 물과 산소가 "수산화 제1철"과 반응한다는 점입니다. 아래에서 자세히 알아보도록 하겠습니다.
     2-1) 화학반응식 : 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O -> 4Fe(OH)3
                                   2H2 + O2 -> 2H2O

2. 보일러 저온부식

이름과 마찬가지로 비교적 저온에서 발생하는 부식을 말하며, "저온 전열면"에서 주로 발생합니다.

 

• 저온부식의 정의 : 저온부식은 사용되는 연료 중에 포함되어 있는 유황분(황성분)이 연소됩니다. 그 후 아황산가스(SO2)가 되고 아황산가스가 오산화바나듐(V2O5)에 의한 촉매 작용으로 과잉 공급된 공기(Excess air)와 반응하여 그중 일부가 무수황산(SO3)이 됩니다. 그 후 수증기(H2O)와 결합하여 비교적 온도가 낮은 저온 전열면(절탄기 또는 공기예열기)에서 순간 냉각에 의한 응축이 발생하여 황산(H2SO4)이 되어 부식이 발생합니다.
  
  
• 저온 부식의 방지 대책(중요)
  1. 과잉 공기를 적게 한다. 배기가스 중 산소를 감소시켜서 저온 부식을 억제한다.
  2. 공급된 연료가 "완전연소"할 수 있도록 유도한다. (ex : 연소방법 개선, 완전연소가 가능한 연료 사용 등)
  3. 연료 중 황성분(S)을 제거하도록 한다.
  4. 저온부식 과정 중 발생하는 무수황산(SO3)을 다른 생성물로 변경한다.

3. 보일러 고온부식

• 고온부식의 원인(매우 중요) : 바나듐
  
• 고온부식의 방지대책(중요)
  1. 사용되는 연료를 전처리 과정을 통해서 "바나듐 성분"을 제거한다.
  2. 사용되는 연료에 첨가제를 추가하여 (고온부식을 유발하는 성분)"바나듐"의 용해점(또는 융점)을 높인다.
  3. (전열면 표면에서 부식이 발생하기 때문에) 전열면 표면에 내식성 재료를 사용하거나 보호 가능한 피막을 만든다.
  4. (전열면의 온도가 높아지기 때문에 발생하는 부식) 전열면의 온도를 낮게 유지할 수 있도록 설계한다.

4. 부식의 분류(종류)

마지막으로 부식의 분류 및 종류에 대해서 정리해 보도록 하겠습니다. 부식은 "균열"과 관련되어 있습니다. 균열이 있는 경우, 없는 경우 그리고 물리적인 작용을 수반하는가에 의해서 분류가 됩니다. 아래에 정리하도록 하겠습니다.

 

• 균열을 동반하는 부식의 종류 : 응력부식균열, 부식피로, 수소취화
  *응력부식균열이란, 응력과 부식의 동시 작용에 의해서 생기는 균열이며 대표적으로 염소 이온(Cl-)에 의해서 많이 일어납니다.
• 균열을 동반하지 않는 부식의 종류 : 탈성분 부식, 입계부식, 틈새부식, 이종금속 접촉 부식
• 물리적 작용을 수반하는 부식 : 마모에 의한 부식, Cavitation(캐비테이션) 부식
  *캐비테이션이란, 펌프 라인 중 유체(물 등)의 일부분이 정압 이하 또는 증기압 이하가 되어 순간적으로 Pressure Drop이 발생하여 기화되어 기포가 발생하는 현상을 말합니다. 이때 소음과 진동이 발생하며 침식이 발생할 수 있습니다.