침식(Erosion)이란? 원인, 유형 및 방지 대책 총정리

침식(Erosion)이란? 원인, 유형 및 방지 대책 총정리

 

1. 침식(Erosion)이란?
  1) 침식(Erosion)은 운전 유체의 유속에 의해 금속 표면이 마모되는 현상을 의미합니다.

  2) 이 현상은 배관, 밸브, 펌프, 열교환기 튜브 등 유체가 빠르게 이동하는 부분에서 주로 발생하며, 

      부식(Corrosion)과 함께 진행되는 경우가 많습니다.

 

2. 침식의 주요 원인
  1) 고속 유체 흐름
    - 유속이 빠를수록 표면에 가해지는 마찰력이 증가하여 침식이 가속됩니다.

  2) 고체 입자 포함 유체
    - 유체 내 모래, 먼지, 금속 입자 등 고체 불순물이 포함될 경우 표면을 지속적으로 마모시켜 침식이 심화됩니다.

  3) 고압 유체 분출
    - 배관 내부에서 갑작스러운 압력 변화로 인해 유체가 고속으로 방출되면서 국부적인 침식이 발생할 수 있습니다.

  4) 부식과 동반되는 침식(Corrosion-Erosion)
    - 화학적 반응에 의해 금속 표면이 약해진 상태에서 유체의 마찰력이 작용하면 부식과 침식이 동시에 발생하여 

     손상이 가속됩니다.

 

3. 침식의 주요 유형
  1) 액체 침식(Liquid Erosion)
    - 액체 유체의 빠른 흐름에 의해 금속 표면이 서서히 마모되는 현상입니다.
    - 펌프, 밸브, 열교환기 튜브에서 빈번하게 발생합니다.

  2) 입자 침식(Particle Erosion)
    - 유체 내 고체 입자가 포함된 경우, 입자가 금속 표면을 지속적으로 충격하며 마모를 유발합니다.
    - 증기 배관, 회전 장치, 슬러리 시스템 등에서 자주 나타납니다.

  3) 캐비테이션 침식(Cavitation Erosion)
    - 유체의 압력 변화로 인해 기포가 형성되고, 이 기포가 붕괴할 때 발생하는 충격으로 인해 표면이 손상됩니다.
    - 펌프 임펠러, 밸브 시트, 프로펠러 등에서 발생합니다.

  4) 플로우 가속화 침식(Flow-Accelerated Corrosion, FAC)
    - 유체 흐름이 특정 부위를 집중적으로 마모시키면서 부식 속도를 증가시키는 현상입니다.
    - 발전소의 배관 및 열교환기에서 많이 발견됩니다.

 

4. 침식이 미치는 영향
  1) 설비 수명 단축
    - 지속적인 침식으로 인해 배관, 펌프, 밸브 등의 설비가 조기에 교체되어야 하는 상황이 발생합니다.

  2) 설비 효율 저하
    - 열교환기의 튜브가 마모되면 열전달 효율이 감소하고, 펌프 임펠러가 침식되면 성능이 저하됩니다.

  3) 누출 및 안전사고 위험 증가
    - 배관이 얇아지거나 구멍이 발생하면 유체 누출이 발생할 수 있으며, 고압 환경에서는 폭발 위험도 존재합니다.

 

5. 침식 방지 대책
  1) 내마모성이 높은 재질 적용
    - 침식 저항성이 강한 합금(스테인리스강, 인코넬, 하스텔로이) 또는 특수 코팅된 재료를 사용해야 합니다.

  2) 유체 속도 조절
    - 유속이 너무 높으면 침식이 심화되므로, 적절한 유속을 유지할 수 있도록 설계를 변경해야 합니다.

  3) 설비 형상 최적화
    - 유체가 급격히 방향을 바꾸거나 좁아지는 구간에서 침식이 발생하기 쉬우므로, 

      배관과 장치의 형상 및 크기를 변경하여 영향을 최소화해야 합니다.

  4) 고체 입자 제거
    - 필터 및 사이클론 시스템을 활용하여 유체 내 포함된 고체 입자를 제거하는 것이 중요합니다.

  5) 코팅 및 라이닝 적용
    - 내마모성 코팅(세라믹 코팅, 폴리머 라이닝) 또는 클래딩(Cladding) 공법을 적용하여 침식 저항성을 

      향상시킬 수 있습니다.

  6) 정기적인 점검 및 유지보수
    - 배관 및 회전 장치의 마모 상태를 주기적으로 점검하고, 침식이 심한 경우 적절한 보수 조치를 시행해야 합니다.

 

6. 침식과 부식의 차이
  1) 침식(Erosion)
    - 기계적 마모로 인해 금속이 손상되는 현상입니다.

  2) 부식(Corrosion)
    - 화학 반응에 의해 금속이 변질되거나 손상되는 현상입니다.

 

7. 산업 현장에서 침식 관리의 중요성
  1) 침식은 설비의 성능 저하뿐만 아니라 유지보수 비용 증가 및 안전사고로 이어질 수 있습니다.
  2) 침식을 최소화하기 위해 적절한 설계, 내마모성 재질 선택, 유체 흐름 관리 등의 대책을 마련하는 것이 중요합니다.