® 자료제공: 효성EBARA주식회사

제2장 펌프의 재료와 방식

3. 규격, 기준, 용도에 따르는 펌프 재료의 예

3.5 고온용 펌프

3.6 저온용 펌프

4. 부식과 방식

4.1 금속의 전위

4.2 부식의 종류와 그 원인, 대책

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1989년 설립된 효성에바라(주)는 농업관개용, 도시 상․하수도용, 대형 플랜트의 공업용, 제지․화학플랜트 및 발전소용에 이르기까지 용도에 따라 다양한 펌프를 생산, 공급함으로써 국내 최고의 시장 점유율을 차지하였던 효성중공업(주)(현, (주)효성)과 세계 펌프시장에서의 시장점유율 1위를 지키고 있는 일본의 (株)荏原(EBARA)製作所 그리고 원자력․화력․발전소용 특수펌프 제조 전문업체인 미국의 BW/IP International(현, Flowserve Corporation) 3개사가 펌프사업 부문에서 최고의 경쟁력을 갖추기 위해, 자본 합작과 기술제휴를 통해 설립된 회사이다.

이러한 우수한 기술력의 효성에바라(주)로부터 자료를 제공받아 펌프란 무엇인가? 펌프의 기초부터 펌프의 원리, 펌프의 기술, 펌프의 응용분야까지 펌프의 `A to Z`를 상세하게 소개하여 펌프를 공부하는 학생이나 이 업계의 종사자, 이 업계에 입문하려는 이들에게 펌프에 대한 이해를 높이고자 한다.

<편집자 주>

3. 규격, 기준, 용도에 따르는 펌프 재료의 예

3.5 고온용 펌프

열매․열유 등을 취급하는 고온펌프, 열수 순환용 등의 고온․고압 펌프나 고온․고압․고양정의 보일러 급수 펌프 등의 재료에 대하여는 고온도에서의 내력․인장강도․Creep 강도의 저하를 고려할 필요가 있다. Mo․Cr․Mn․Ni 등의 원소의 첨가는 재료의 고온강도를 높이는 효과가 있다.

더욱이 보일러 Plant의 급수나 보일러수에 대하여는 KS B 6209에서 보일러의 종류, 압력에 대하여 수질(PH값, 전기전도율 등)이 규정되어 있으므로, 이것에 대한 내식성과 동시에 고속류에 대한 내침식성을 고려할 필요가 있다. 다음 표에는 고온펌프의 각종 용도에 따라서 추천되는 재료의 예를 나타냈다.

3.6 저온용 펌프

금속 재료는 저온으로 되면 인장강도 및 경도는 증가하지만 신장과 신축성은 저하한다. 이 때문에 LNG 등의 액화가스를 취급하는 펌프의 재료는 저온에 따른 성질을 특별히 세심하게 검토하지 않으면 안된다. 연강에서 Ni 원소의 첨가는 저온에서의 충격값 저하의 대책이 되고, 전이온도를 내리는 효과가 있다.

또한 순도가 높은 Al 합금․동합금․Ni 합금 및 오스테나이트 스텐레스강은 저온에서 충격값의 급격한 저하가 없으므로 저온 재료로 흔히 사용되고 있다. 다음 표에 각종 액화가스의 공업적 응용분야와 사용 재료의 예를 표시한다.


주. 기타 양액 및 용도에 따른 펌프의 재질 조합에 대하여는 HI(American Hydraulic Institute) Standards 및 API 610 (American Petroleum Institute, Centrifugal Pumps Generral Refinery Services) 을 참고하거나 제작자와 협의하여 정한다.

4. 부식과 방식

4.1 금속의 전위

1) 이온화 경향

금속이 환경속의 다른 물질과 불필요한 화학적 또는 전기화학적 반응을 일으켜 표면에서 변질하여 그 모양이 흐트러지거나 썩어서 삭는 것과 같은 소손 현상을 금속부식이라 한다.

금속이 유체와 접해 있을 때에 생기는 부식은 금속이 접하는 유체와의 사이에 화학반응을 해서 금속 화합물을 생성 시키므로 활성이 큰 금속일수록 반응하기 쉽고 부식되기도 쉽다. 유체속에서 불순물인 금속이 있을 때에는 두 종류의 금속간에 전지가 형성되어서 저전위의 금속표면이 이온화되어 흘러 나와 부식한다.

일반적으로 활성이 큰 금속일수록 전위가 낮고 활성이 작은 금속일수록 전위가 높다. 각종 금속 원소의 전극 전위와 활성(이온)은 다음과 같다.

위의 순서에 따라 전극전위(電極電位)가 높고 활성이 작으며 이온화 경향이 작은 금속일수록 전기 화학적 부식에 대해서 강하다. 이것은 순화학적 부식의 경우 및 산(酸)에 대한 경우에도 대략 같은 경향이라고 한다.

2) 해수중에서의 금속전위

실지로 금속은 합금으로 사용되는 경우가 많다. 합금의 경우는 금속원소와는 달리 금속 표면의 조직이 균일하다고 생각되므로 금속 표면상에 국부전지(局部電池)가 생겨 저전위(低電位)의 부분이 부식되게 된다. 합금 및 금속원소의 전극전위(電極電位)는 <표 1>과 같다.

펌프의 구성재료가 받는 부식은 상기의 부식외에 유수에 따른 충격, 캐비테이션, 유체속의 고형물에 의한 마모가 가해진다. 또한 유체가 해수인 경우는 해수의 성상(性狀)이 장소와 때에 따라 다르고, 부식의 상태도 여러가지이므로 활성이 큰 합금이 언제나 부식이 심하다고 할 수는 없음에 유의하여야 한다.

3) 부식작용에 관계하는 요소

펌프 각 부위에 부식작용은 그 원인이 반드시 단순한 것은 아니며 그 표현 방식도 대단히 복잡하다. 그러나 부식의 원인이 되는 여러 요인중에는 필연적으로 기준이 되는 것이 있다. 아래에 그 기준이 되는 요소에 대하여 간단히 서술한다.

a ) 액의 종류, 농도, 성분, pH값

pH : 14 ...........7............... 3

<- 알카리 ->  중성  <- 산 ->

b ) 액온

온도가 높을수록 부식이 생기기 쉽다. 또 pH 값이 낮아 진다.

c ) 용존산소량

많을수록 부식이 생기기 쉽다. <그림 3.1>에 용존산소 가 부식에 끼치는 영향을 표시한다.

d ) 유속

일반적으로 빠를수록 부식이 생기기 쉽다. 그러나 스텐인레스강과 같은 것은 유속이 빨라지고 산소의 공급이 많아지면 산화물표면 기막이 한층 완전하게 되어 내식성이 좋아진다. 각종 재료에 대한 식염수 유속의 영향을 <그림 3.2>에 표시한다.

e ) 금속 표면조직의 균일정도

f ) 접액부재료의 조합 및 표면적비, 상호 거리

g ) 금속표면의 현상

돌기부, 캐비테이션의 발생부위, 충격류를 받는 부위는 부식이 생기기 쉽다.

h ) 재료가 응력을 받고 있는 부분은 부식이 생기기 쉽다.

4.2 부식의 종류와 그 원인, 대책