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Petrochemical / Chemical Plant 에 열교환기들이 정말 많습니다. 

모양들도 제각각이고 사용처도 너무 다양합니다. 

그렇지만 한가지 똑같은게 있죠. 

열교환을 위한 장치라는거;; 하하;; 

이런 장치들은 1년에 한차례 청소도 해주고 보수 수리도 해야하죠. 

투자비를 뽑기 위해 오래토록 씁니다. 그러다보면 당연히 문제점들이 속속 들어나겠죠. 

그래서 준비한 이슈가 어떤문제가 생기면 이럴수도 있기 때문이다! 라는거에요;; 

Troubleshooting 이죠. 

 

열교환기 Troubleshooting 어떻게 진단 할까요?

 

1. 예상했던 것보다 압력손실이 더 적을때.

 

먼저 bypassing 흐름이 있는지 확인합니다. 

    

tube side의 경우, 플레이트 와 튜브시트 가스켓을 실험해 봅니다. 

또 corrosion(부식)이 생겼나 찾아보고 가스켓 문제 와 제조할때 결함이 있었나 찾아봅니다.

 

shell side의 경우, 부적절한 bundle sealing이 있나 보고, bundle seal strips를 검사 합니다. 

 

two-pass shell의 경우, 만약 long baffle을 용접하지 않았다면 유체가 bypassing 했을 수도 있습니다. 

leaf seal과 함께 쓰는 long baffle은 완벽하게 sealing 할 수 없고 그 부분에 damage를 얻을 수 있습니다. 

 

 

2. 예상했던 것보다 압력손실이 더 클때.

 

Venting이 잘 되고 있는지 확인 합니다. 특히 컨덴서(condenser)의 경우 제일 먼저 확인 합니다. 

 

fouling(오염)이 높은지 확인합니다.

 

start-up 할때 debris 가 있는지 확인 합니다. 

 

공정 stream 이 얼었나(freezing) 확인 합니다.   

 

two phase 의 경우 slug flow 인지 확인 합니다. 

 

제작에 결함이 있나 확인 합니다. 

 

3. Fouling(오염)이 있을때.

 

열 성능이 점진적으로 하락하는게 나타난다면 fouling을 검토해봐야 합니다. 

 

디자인 보다 더 적은 흐름이 있을때 디자인 조건 또는 작동 기간을 봤을때 차이가 있을 경우 열교환기를 작동시키는 history를 파악하여 확인 합니다. 

 

cooling water side에 fouling이 예상 된다면, 겨울철 동안에 cooling water 흐름이 줄어 들었는지 확인하면 됩니다.

 

 

4. Debris

 

특히 새로운 열교환기의 경우에 열교환기로 들어가는 부분에 있는 strainer를 확인해 봅니다. 

 

strainer가 없다면 돌이나 쓰레기, 장비, 장갑, 펜들 등등이 열교환기에 걸렸는지 확인해 봅니다.

 

 

5. 전열면적이 초과 할때.

 

대분분의 열교환기들은 오염되어진 조건에 맞추어 설계 되어 집니다. 

깨끗하게 작동되고 있을때 열교환기들은 너무 많은 열을 전달합니다. 

 

결과적으로 높은 온도나 freezing으로 인해 문제들이 생깁니다. 

이럴때 tube를 막아서 초과되는 전열면적을 줄일 수 있습니다. 

이때 쓰이는게 tapered metal plug인데 흔하게 사용됩니다. 

 

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내부 코팅을 이용하는 이유는 주로 corrosion에 불리한 탱크 안쪽 표면을 보호하고 오염으로부터 저장된 내용물을 보호하기 위해 사용.

 

Epoxy resin coatings : 훌륭한 접착력, 질김, 마멸 저항, 유연성, 내구성, 좋은 화학 / 습기 저항.

                              대표적으로 응용되는곳은 Sour crude tanks, Floating roof tanks, Solvent storage tanks,

                              Drilling mud tanks, Sour water, Treated water, Pipelines.

 

 

 

Rubber lining

 : 저장탱크의 내부 lining에 이용되는데 이것들은 높은 온도, 농축된 chlorides와 같은 

                    극도의 corrosive 내용물로 부터 보호하고, chromic, sulfuric, hydrochloric, phosphoric과 같은

                    다양한 acides에 주로 사용된다.

 

 

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일반적인 부식에 관한 실수 7가지에 대해 posting 해볼려고 합니다.

 

1. 대부분의 관련 종사자들이 Corrosion service에 대한 세부적인 이해가 안된다는거에요. 

   나도 정확한 개념이 안서지만 posting하면서 배웠어요.

   처음 단계에서 주로 acid 성분만을 보고 corrosion이 발생 하겠구나라고 생각했는데 

   아래사항들에 대해 검토해봐야 합니다.

   S = solvent

   P = Ph

   O = oxidizing potential(산화 가능성)

   R = reducing potential(환원 가능성)

   T = temperature

   S = salts in solution

   F = fluid flow conditions

   A = agitation

   N = new aspects or changes to a chemical process

 

2. 전체 또는 일반 부식에 관심을 가져야해요. 금속 표면의 부식, 틈새 부식, 응력 부식, 

   균열을 무시하는것 등..

 

3. Alkaline service를 무시한다는거에요. 왜냐하면 강 알카리는 carbon steel 이나 stainless

   steel을 전반적으로 심각하게 부식을 일으키지 않거든요. 응력 부식(stress corrosion),

   균열(cracking), 다른 materials에서의 효과를 관과해선 안되요.

 

 

 

 

4. 물이나 dilute aqueous solutions를 고려 해야해요. tube나 coil의 other side에 sulfuric

   acid같이 strong chemicals이 존재한다면 관과 될 수 있어요(왜냐하면 이미 material은 

   govering하게 selection됐을 테니까요).

 

5. Stainless steels의 L-grade 를 혼동하는건데요. 304L같은 L-grade는 표준(304) 보다 

   적은 carbon(0.03% vs 0.08%)을 가지고 있어요. L-grades는 용접하는 동안에 탄화물

   석출(carbide precipitation)로 부터 과민반응을 예방하기 위해서 사용된데요.

   다시 말해서 용접하는 곳을 따라 크롬 결핍 구간(chromium-depleted areas)의 강산 공격

   을 최소화 하는거지요.

   충전재 금속(filler metal) 뿐만아니라 base plate도 L-grade로 지정하는걸 잊으면 안되요.

   일부 혼란(confusion)이 존재하는데 L-grade의 목적은 chloride 응력 부식 균열을

   percent 또는 ppm 여러 단위로 처리 한다는거에요.

 

6. 산성용액(acidic solutions)의 산화 또는 환원 가능성을 고려하지 않는거에요.

   환원성 산(reducing acids)에 잘 견디는 Non-chromium-containing alloys의 경우, 산환성

   chemical의 소량(ppm level)에 파괴적인 효과를 갖는다고 하네요.

 

7. 미량의 chemical을 무시하는건데요. 예를 들어 stainless steel에 ppm levels의 

   chloride나 copper-base alloys에 ppm level의 ammonia를 말하는거에요.

 

 

 

Source : Kirby, G. N.,"Avoid Common Corrosion Mistakes for Better Performance," 

Chemical Engineering Progress, April 1997.

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