수소, 샘플링, 부식 관련 인사이트

2024년 검토: "Ask Swagelok"의 데뷔

지난 해, 저희는 Swagelok 전문가들이 주요 질문에 응답하며 유체 시스템 구조와 관련된 전반적인 인사이트를 제공하는 "Ask Swagelok"이란 새로운 비디오 시리즈를 소개했습니다. 현재까지 다음과 같은 다양한 주제를 탐구하는 전문가와의 대화를 다섯 차례 발표했습니다.

액체 샘플링

Swagelok 유체 샘플링 전문가 Matt Dixon이 Outage 튜브의 역할, 실린더 내부의 열 팽창 속도에 따라 어떻게 적절한 증기 공간 압축 없이 실린더가 실제로 파열될 수 있는지, 샘플 실린더가 어떻게 채워지는지, 샘플링 시스템 구조가 증기 공간에 어떤 영향을 주는지 등과 같이 액체 샘플링에 대해 널리 알려지지 않은 측면 중 일부를 설명합니다.

이 대화의 하이라이트:

• 치명적인 실린더 파열의 위험을 최소화하려면 액체 충전 메탈 실린더에서 항상 증기 공간을 밀폐해야 하는 이유.
• 액체가 샘플 실린더에 어떻게 들어가는지와 리턴 압력과 같이 간과하기 쉬운 요소가 증기 공간에 주는 영향.
• 증기 공간 압축이 무엇인지와 공급 압력, 리턴 압력, 샘플링 절차를 이해하여 이에 대응할 수 있는 방법.
• 하단 부품이 어떻게 역압(Back-Pressure)을 증가시킬 수 있는지와 증기 공간에 끼치는 예기치 못한 영향, 증기 공간 크기를 극대화하는 방법.
• 샘플링 절차가 증기 공간에 주는 영향과 공급 밸브와 리턴 밸브를 동시에 닫는 간단한 작업으로 어떻게 문제 발생 가능성을 최소화할 수 있는지.

수소 시스템 구조

수소용 유체 시스템을 설계하는 것은 오일 및 가스 시설용 시스템을 설계하는 것은 크게 다르며, 이 대화에서 Swagelok 클린 에너지 부문 글로벌 기술 책임자인 Chuck Hayes가 극히 작은 크기의 수소 분자가 왜, 어떻게 구경 크기에서 재질 선택에 이르는 모든 요소에 영향을 주는지 설명합니다. 

이 대화의 하이라이트:

• 오일 및 가스 시스템의 규모가 수소 시스템과 어떻게 다른지, 오일 및 가스에 사용되는 대형 파이프에 비해 수소 시스템에서 튜빙이 선호되는 이유.
• 오일 및 가스에서 누출이 불가능한 시스템에서 누출될 수 있는 수소의 작은 크기로 인해, 잘 밀폐된 연속 기공 구조로 부품을 결합하는 데 콘 & 쓰레드 피팅보다 Swagelok 튜브 피팅이 더 좋은 선택인 이유.
• 가압 상태의 수소 밀도 변화가 압력 강하 또는 속도를 예측하기 힘들게 만드는 이유, 수소 시스템에서 과도하게 큰 라인이 실행 가능한 솔루션이 아닌 이유.
• 오일 및 가스 부품 공급업체 조달에서 실효성이 검증된 비용 절감 방식이 1%를 초과하는 누설로도 중대한 안전 위험이 야기되는 수소 시스템에서는 잘 작동하지 않는 이유.

수소 취성

수소 취성이 오랜 기간 잘 알려진 문제이기는 하지만, 빠르게 성장하는 역동적인 수소 에너지 부문에서 이는 다수에게 이해하기 어려운 문제일 수 있습니다. 이 대화에서, Swagelok 선임 금속공학 과학자인 Buddy Damm과 신제품 개발 담당 선임 과학자인 Cal Brown이 수소 취성이 무엇이며, 부품에 어떤 영향을 줄 수 있고, 어떤 방법으로 취성 문제를 해결할 수 있는지 살펴봅니다.

이 대화의 하이라이트:

• 수소 취성이 무엇이고, 어디에서 어떻게 시작되며, 엔지니어링 합금에서 수소 취성이 연성과 금속 피로 및 파괴 내성을 어떻게 저하시키는지.
• 수소 취성이 때로 중대한 문제가 되기도 하지만 때로는 전혀 문제가 되지 않는 이유, 세 가지 중대한 요소, 즉  압력, 정적 또는 동적 하중과 같은 인장 응력, 수소 원자의 가용성, 재질 취약성에 대한 지식이 이를 해결하는 데 도움이 되는 이유.
• 상대적 단면 감소율 테스트와 응력 분석이 어떻게 적절한 부품 재질을 선택하는 데 필요한 정보를 제공함으로써 부품 고장으로 이어질 수 있는 느린 손상 누적을 경감할 수 있는지.
• 유한 요소 분석과 더불어 가속 임펄스 테스트 및 사이클 테스트와 같은 물리적 제품 테스트가 어떻게 수소용 최적 부품 설계에 기여하는지.

해양 부식

해양 오일 및 가스 환경의 모든 과제 중에서, 부식(내인성과 외인성을 모두 포함)이 가장 해결하기 어려운 과제 중 하나일 수 있습니다. Swagelok 선임 금속공학 과학자인 Buddy Damm이 이 대화에서 부식을 완화하려면 무엇을 찾아야 하며 어떤 조치를 할 수 있는지 논의합니다.

이 대화의 하이라이트:

• 전기화학적 반응이 어떻게 금속에서 산화와 환원 반응을 일으켜 박막화, 압력 밀폐 상실, 공식(Pitting corrosion), 균열, 틈새 부식(Crevice corrosion)을 유발하는지.
• 두 가지 다른 종류의 부식(환경에 의한 외인성, 추출되는 탄화수소로 인한 내인성)이 어떻게 결합하여 해양 애플리케이션에서 부식이 문제가 되도록 만드는지, NACE MRO 175 또는 ISO 15156 표준을 준수하는 것이 어떻게 도움이 되는지.
• 두꺼운 부품과 코팅이 어떻게 균일 부식을 완화하며, 부식 취약성이 유사한 재질이 어떻게 갈바닉 부식을 억제하고, 크롬 함량이 높은 강철이 어떻게 공식(Pitting corrosion)과 틈새 부식(Crevice corrosion)을 억제하며, 니켈 함량이 높은 재질이 어떻게 응력 부식 균열을 억제하고, 잘 설계된 튜빙 런이 어떻게 프레팅 부식(fretting corrosion)과 내성 피로를 줄이는지.

클린 에너지 인증

전 세계에 다양한 표준이 있으므로, 설계자가 적용해야 할 표준과 중요한 표준을 파악하기 어려울 수 있습니다. 이 대화에서, Swagelok 글로벌 수소 전문가인 Chuck Hayes가 클린 에너지 인증에 대한 세부 정보, 압력 클래스가 무엇인지, 이에 도움이 되는 사용 가능한 리소스가 무엇인지 설명합니다.

이 대화의 하이라이트:

• 수소와 압축 천연가스에 대해 전 세계에 어떤 다양한 표준이 있는지, 다양한 종류의 시스템에 대한 각 표준의 요구 조건은 무엇이며, 어떤 변화가 있는지.
• 다양한 공칭 사용 압력 클래스가 무엇인지(압축 천연가스에 하나, 수소에 둘), 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson effect)가 무엇이며 왜 더 높은 압력의 부품이 필요한지, 충전소 부품이 더 높은 압력 표준을 충족해야 하는 이유.
• 증명서, 제삼자 테스트 보고서, 인증서를 찾을 수 있는 곳, 설계 문제와 현지 표준 규정 준수 이행을 지원할 수 있는 클린 에너지 분야에 숙련된 전 세계 50명의 필드 엔지니어의 전문 지식에 액세스하는 방법.

공개 임박: 누설 완화

곧 공개될 이 대화에서, 누설을 완화하여 시스템 수명을 연장하고 생산성을 유지할 수 있는 방법을 살펴보십시오.

이 모든 내용과 차후 공개되는 모든 Ask Swagelok 비디오는 https://www.swagelok.com/ko/toolbox/ask-swagelok에서 찾아볼 수 있습니다.

이 비디오를 유용하게 생각하셨으면 좋겠습니다. 이는 단지 시작일 뿐이며, Swagelok은 계속 Ask Swagelok을 통해 더 많은 전문가 인사이트를 제공할 계획입니다. 살펴보고 싶은 주제가 있다면, 알려주시기 바랍니다. Swagelok은 귀사에 도움이 될 수 있는 모든 전문 기술과 지식을 언제든 기꺼이 공유할 것입니다!