[공학] 파손 분석 및 설계-발전소 복수기의 부식 파손

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레포트 > 공학계열
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소개글

[공학] 파손 분석 및 설계-발전소 복수기의 부식 파손에 대한 자료입니다.

요 약

1. 서 론
2. 부 식
2.1 부식의 정의
2.2 부식의 형태
2.3 응력부식파괴(SCC)
2.4 피로부식균열(CFC)
3. 복수기의 부식 파손
3.1 복수기
3.2 가능한 파괴 양상
4. 결 론
참고문헌

본문내용

비록 양극억제가 치유를 제공해야만 한다 할지라도, 실제로 균열선단에서 불완전한 억제가 일어나기 때문에 제한된다.
부식매체에서 피로수면은 일반적으로 합판, 착색 또는 도금에 의해 증가하며, 이상적으로 최종표면은 노치가 없어야만 한다. 압축표면응력은 쇼트-피닝이나 표면합금을 일으킬 수 있으나 이들은 단지 노치의 핵생성방지를 돕는다. 공식핵이 형성되고 응력영역보다 더 큰 깊이로 전파되는 곳은 표면응력의 유리한 효과를 상실한다. 또한, 음극방식은 저 pH인 상태를 제외하고는 성공적으로 사용된다. 이 경우, 음극반응으로 생성된 수소는 취성을 유발시킬 수 있다. 양극방식에 의한 보호산화물피막 유지는 보통탄소강과 스테인레스강에 대해 성공적으로 적용되어 왔다.

3. 복수기의 부식 파손
3.1 복수기
복수기(Steam Condenser)란 증기 기관이나 증기 터빈 등에서 증기를 냉각수로 응축시켜 열효율을 높이고, 증기 발생기의 급수로서 재 사용할 수 있게 하는 응축 장치를 말한다. 원자력 발전소나 화력 발전소에서는 이 복수기가 중요한 설비로 되어 있으며 그 역할과 비중이 매우 크다. 그 역할을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 터빈에서 배출된 증기를 냉각수로 응축시켜 대기로 버리지 않고 회수하여 증기발생기의 급수로 재사용하여 보충수를 절감한다. 둘째, 대기로 방출되는 증기를 복수기에서 응축하면 95%의 진공 압력을 얻을 수 있어 터빈에서 증기 팽창이 더 증대되므로 같은 증기량으로 그만큼 일을 더 하게 된다. 셋째, 터빈 사이클에 있어서 복수기는 가장 경제적인 방향으로 열을 방출하는 역할 을 한다. 넷째, 냉각수로 방출되는 저온 열량을 지역 난방으로 사용할 수 있다.

Fig. 3.1 복수기의 구조.

3.2 가능한 파괴 양상
표3.1에서 알 수 있는 바와 같이, 각 합금들이 여러 형태의 파괴에서 민감하다. 그 중에서 티타늄은 화학적으로 안정성이 매우 높으나, Cu-합금의 파괴 양상은 다양하므로 많은 영향을 고려하고 제어해야 됨을 알려주고 있다. 따라서 Cu-합금으로 된 복수기는 더욱 조심스럽게 설계되고 취급되어야 한다. 또는 Ti관일지라도 복수기가 부적절하게 설계되면 기계적으로 파괴됨을 알 수 있다. 이와 같이 복수기에서 발생되는 파괴 양상은 매우 다양함을 알 수 있다.

Table 3.1 전형적인 복수기 재료
및 가능한 파괴양상
Al-Brass
CuZn20Al CuNi10Fe
CuNi30Fe Titanium Stainless Steel
공식 ○ ○ ○
틈부식 ○ ○ ○
침식부식 ○ ○
응력부식 ○ (○)
증기면
NH3/02 손상 (○)
관진동 ○ ○ ○ ○
증기면 침식 ○ ○ ○ ○

3.2.1 침식부식(Erosion Corrosion)
침식 부식은 증기 복수기관의 주요 파괴 원인으로 알려져 있다. 이 현상은 “냉각수의 흐름으로 인한 보호적인 표면 피막의 제거 또는 파괴에 의해 야기된 가속 부식”으로 정의 되며, “충돌 손상(Impingement Attack)”및 “캐비테이션(Cavitation) 부식”도 여기에 포함된다.
침식 부식에는 직접, 간접적으로 여러 인자가 관계되어 있다. 즉, 유체의 흐름(특히 와류), 합금 표면 위의 부동태 피막의 특성, 공격적 오염물(예: 황화물)의 존재 등이며, 다른 중요한 인자로는 혼입 공기나 모래의 존재, 국부적인 와류를 일으킬 수 있는 관 속의 해양 생물이나 이물질, 이와 같은 효과를 내는 형상학적 인자(특히 입구쪽)이다. 이 현상을 그림3.2에 도식적으로 나타냈다.
종종 침식 부식은 입계 유속에서 갑자기 부식 손상이 증가되는 특성이 있다. 이 현상은 보통 보호 피막의 전단 변형으로 인해 기지 금속이 환경에 노출되어 나타나는 것이다. 표면 전단 응력의 크기는 시스템의 형상에 의존한다. 이 전단 응력은 관 입구 근처에서 가장 높을 것으로 예상되며, 거리에 따라서 급격히 감소한다.

Fig. 3.2 증기 복수기의 냉각수축에서 발생하는
침식 부식 과정.

3.2.2 갈바닉 부식

참고문헌

참고문헌
(1) 발전소 복수기의 부식 손상과 타 발전 설비에 미치는 영향 / 김영식 / 안동대학교 기초과학 연구 논문집
(2) 원유 증류 공정 탑 상부의 부식 예측 모델 개발 / 김승남, 김정환 문 일 / 대한기계학회논문집 A권, 제 35권 제 2호
(3) 부식과 방식의 원리 / Jones, Denny A / 동화
(4) 기계재료의 부식과 방식 / 임우조 저 / 형성출판사
(5) Surface Engineering for corrosion and wear resistance / J.R. Davis / ASM International

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