API 571 Damaged Mechanisms - Stress Corrosion Cracking

1. Stress Corrosion Cracking(Anodic Process Dominant)

1-1. Chloride SCC

손상환경의 형성

Austenitic Stainless Steel이 Chloride(Halide) Ion을 포함하는 수용액 환경(Wet Chloride 환경)에서 인장응력을 받으면 SCC가 발생할 수 있음.

인장응력은 용접이나 냉간가공에 의한 잔류응력 또는 장치물의 구속응력이 될 수 있으나 그 임계값이 낮아 Crack 생성에 필요한 응력은 재료 내에 항상 존재.  높은 용접잔류응력이 존재하는 용접열영향부가 특히 취약하나 모재에서도 일반적으로 널리 발생함.

온도가 상승할수록 Cl SCC의 발생가능성도 증가하는데 일반적으로 60℃ 미만에서는 발생하지 않음.

손상은 60℃ 이상의 Wet Chloride 환경이 생성되는 공정 내부, 부적절한 Weather Shielding으로 빗물 등이 유입되는 보온재 하부, 금속표면온도 60℃ 이상의 Cooling Water 열교환기 Tube 등에서 발생 가능함.

 

손상사례1 : 공정 내부(Reactor Agitator Blade 고정 Bolt)

Type 304 Stainless Steel Bolt가 파손됨.  동일재질 타 부위는 파손 안됨.

 

Chloride SCC

 

 

손상사례2 : 공정 내부(합성수지공장 배관)

Type 304 Stainless Steel 배관이 손상됨.  Chloride 성분은 전단 반응기 촉매의 활성을 유지하기 위하여 주입함. 

배관에는 2개의 관통 균열 및 원주방향으로 성장하고 있는 균열들이 관찰되었는데 이들 균열은 한 방향으로 편중되어 존재함.  이는 배관 동파 방지 목적으로 설치된 Steam Tracing Coil의 위치와 일치.

Chloride SCC

 

 

손상사례3 : 수처리시설 Plate Type 열교환기

역삼투압(Reverse Osmosis) 시설 Feed Water를 Steam을 이용해 가열해 주는 Type 316 Stainless Steel Plate Type 열교환기가 Gasket면 하부에서 균열이 발생함.  Steam측 온도는 130℃, 사용기간 20개월.

 

Chloride SCC

 

 

손상사례4 : Pump Seal Oil Cooler

Type 316L Stainless Steel 재질의 Pump Seal Oil Cooler에 균열이 발생함.  Coil 내면 온도는 270℃, 외면은 Cooling Water임.

 

Chloride SCC

 

 

 

 

손상사례5 : 온수 이송배관

Type 304 Stainless Steel 재질의 온수 이송배관에서 균열이 발생함.  온수의 온도는 60℃.

 

Chloride SCC

 

 

 

손상사례6 : Chemical 이송배관 외면의 CUI

Steam Tracing이 설치되고 보온이 되어 있는 Type 304 Stainless Steel 재질의 Chemical 이송배관 외면에서 균열이 발생함.

 

Chloride SCC

 

 

손상의 방지

▶  Chloride SCC 발생환경(Free Water 및 Chloride Ion이 존재하며 60℃ 이상 온도) 에서 Austenitic Stainless Steel 사용 자제, 재질 개선.

▶  음극방식(외부전원, 희생양극) 적용

▶  보온재의 철저한 방수, 보온재 내부 배관의 외부 Coating, Painting.

▶  공정운휴 기간중 Chloride Salt의 철저한 제거 또는 Dry 상태의 유지.

▶  수압시험후 장치물 내부 철저한 Draining

▶  Soda Ash Cleaning, pH 조절.

▶  기타 상황에 맞는 적절한 조치……