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최적화된 자재로 안전성 강화 및 절약

스웨즈락이 개발한 해양 플랫폼 관련 조합

최적화된 유체 시스템 재질을 선택하는 게 해양 안전 개선 및 비용 절감에 도움이 되는 이유

Natalie Hagan, 스웨즈락 제품 매니저

비용 최적화는 해양 오일 및 가스 플랫폼 및 부양 선박의 오너 입장에서 가장 중요한 목표 중 하나입니다. 이보다 중요한 목표는 플랫폼의 전체 수명 동안 안전을 확보하고 규정에 맞게 운영하는 것뿐이죠.

플랫폼 전체에 걸쳐 다양한 유체 시스템 및 부품에 사용할 수 있는 적절한 재질을 지정한다면 이 2가지 목표를 우선순위로 진행할 수 있습니다. 예를 들어 316 스테인리스강 튜빙 및 튜브 피팅은 우수한 내식성을 제공하고, 다양한 플랫폼 애플리케이션에서 경제적인 선택이 될 수 있습니다. 그러나 더 까다로운 애플리케이션에서는 초오스테나이트계 6몰이나 슈퍼 듀플렉스 2507처럼 내식성이 더 우수하고 보다 단단한 합금을 사용해야 하는데, 이런 경우에는 초기 비용이 증가하게 됩니다.

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해양 환경에서는 작동 조건이 까다롭기 때문에, 플랫폼 전체에 걸쳐 모든 튜빙 및 피팅에 보다 이처럼 보다 단단한 합금을 사용하고 싶어지기 마련입니다. 하지만 튜빙피팅이 엄청나게 많이 필요해지기 때문에, 이 방법을 선택하면 비용만 크게 증가하면서 보다 평범한 조건에서 작동하는 애플리케이션에 어떤 이익도 부가되지 않을 것입니다. 게다가 흔히들 튜빙 및 튜브 피팅에 반드시 동일한 재질이 사용되어야 한다고 생각하지만, 갈바닉 부식에 내성이 있으면서 서로 호환되는 2가지 재질을 사용한다면 상황이 달라집니다.

대신 전체 플랫폼에 걸쳐 316 스테인리스강과 단단한 합금의 엔지니어링 조합을 사용한다면 안전성을 높이면서 비용을 감당할 수 있는 수준으로 유지할 수 있습니다. 오너들이 다양한 해양 환경에서 발생할 수 있는 부식의 유형에 대해 알아야 할 사항, 그리고 재료 과학 지식을 적용하여 특정 플랫폼을 위해 올바른 선택을 할 수 있는 방법은 다음과 같습니다.

부식 위협 파악하기

다양한 플랫폼 애플리케이션—화학 주입 스키드, 유압 동력 장치, 최상단 제대 종결, 유정 제어 패널 등—을 구성하는 튜빙 및 튜브 피팅은 제각기 다른 형태의 부식에 취약합니다. 튜빙은 공식 및 틈새 부식으로 손상될 수 있으며, 튜브 피팅은 응력 균열 부식에 취약합니다. 이러한 유형의 각각으로 인해 튜브나 피팅이 고장날 수 있고, 결과적으로 누출이 발생하여 직원들의 안전을 크게 위협할 수 있습니다.

튜빙 내 공식 및 틈새 부식

공식틈새 부식은 밀집 구역의 튜빙 표면에서 발생합니다. 밀집 구역에서는 다량의 크롬이 함유된 산화물 보호층이 소금물에서 흔히 볼 수 있는 염화물에 노출되면서 녹아내릴 수 있습니다.

공식은 금속의 표면에 작은 구멍이나 움푹 패인 부분이 생김으로써 나타납니다. 틈새 부식은 기본적으로 동일한 현상이지만 주로 좁은 틈새에 생기는데, 튜빙 및 튜브 클램프 사이의 공간, 튜브 표면에 축적되는 오물 및 침전물의 아래, 또는 인접한 튜빙 런(tubing runs) 사이에서 가장 흔하게 발생합니다.

6몰 합금 254 또는 6HN(UNS N08367), 슈퍼 듀플렉스 합금 2507 또는 니켈 합금 825/625/C-276/400처럼 주요 공식 온도(CPT, Critical Pitting Temperatures) 및 주요 틈새 부식 온도(CCCT, Critical Crevice Corrosion Temperatures)가 더 높은 단단한 재질은 이러한 부식 위협을 효과적으로 막아 줄 수 있습니다. 플라스틱 클램프 또한 틈새 부식을 줄이는 데 사용할 수 있습니다. 액체 배수에 사용되는 일부 새로운 플라스틱 클램프도 사용 가능합니다.

염화물 응력 부식 균열(SCC)

SCC는 튜브 피팅에 인장 응력이 가해지는 경우, 특히 강도가 낮은 튜브 피팅을 사용하는 경우에는 염화물이 많은 환경에서 흔한 문제로 발생할 수 있습니다. 피팅 조립 및 시스템 가압으로 인해 피팅의 너트에 응력 균열이 생길 수 있습니다. 이후 염화물로 인해 이러한 균열이 더 심하게 갈라지며 확산될 수 있습니다. 결국 너트가 갑작스럽게 금이 가 깨지면서 고장날 수 있습니다.

공식 및 틈새 부식의 발생 가능성을 줄일 수 있는 동일하고 더 단단한 합금을 사용한다면 CSCC의 위험 역시 줄일 수 있습니다. 그러나 니켈(최소 12%) 및 크롬(최소 17%) 함량을 늘린 상태(해당 ASTM 기준의 최소 요건을 초과함)로 제조된 고품질 316 스테인리스강은 부식성이 경미하거나 중간 수준인 환경에서 효과를 발휘하여, 비용을 최적화하는 동시에 시스템을 안전하게 유지하는 방법을 오너에게 제공할 수 있습니다.

사양 최적화하기

튜브 및 튜브 피팅에 각각 영향을 미치는 부식의 유형이 서로 어떻게 다른지, 그리고 각 부식 유형에 대해 안정적으로 내성을 갖는 재질 유형에 대해 알게 되면 솔루션이 다음과 같이 명확해집니다. 단단한 합금 튜빙을 고품질 316 스테인리스강 튜브 피팅과 결합하면 비용에 최적화된 부식 제어를 안정적으로 수행할 수 있고, 시스템 안전을 강화할 수도 있습니다.

튜브 피팅을 선택할 때 고려해야 하는 특징은 몇 가지 더 있습니다. 오너는 316 스테인리스강의 니켈 및 크롬 함량을 늘리는 것과 더불어, 튜브 그립이 단단해지고 안정되도록 페룰을 경화시킨 튜브 피팅을 찾아야 합니다. 이렇게 하면 누출 없는 밀폐가 가능해지고 완벽한 진동 내성을 구현할 수 있습니다. 성능을 검증하려면 해당 피팅 및 튜빙 조합에 대한 테스트 보고서를 달라고 공급업체에 요청하십시오. 품질과 성능을 확인하기 위해 제조 중에 실행되는 품질 관리 절차에 대해 문의하는 것도 현명한 방법일 수 있습니다.

마지막으로, 올바른 설치 방법의 중요성을 명심하십시오. 재질이 최적화되었다 하더라도 설치 상태가 불량하면 성능에 악영향을 미칠 수 있습니다. 안정적이고 누출 없는 작업이 이뤄지도록 올바른 튜빙 취급 및 튜브 피팅 조립 방법을 플랫폼 기술자들에게 알려 주십시오. 여러분의 공급업체가 귀사 직원들의 지식을 보강하기 위해 교육 기회를 제공할 수도 있습니다.

플랫폼 유체 시스템에 사용할 재질의 엔지니어링 조합을 선택하는 것은 최종적으로 작동 조건 및 환경 조건, 선호사항, 위험 감수도 및 예산에 따라 좌우됩니다. 하지만 작동 환경은 다양하기 때문에 적절한 공급업체를 선택하면 연결부에 대한 비용을 절감할 기회를 안전하게 잡을 수 있습니다.

해양 유체 시스템에 적합한 재질 선택 및 조합에 대해 자세히 알고 싶으십니까? 지금 바로 스웨즈락에 문의하여 재질 최적화를 위해 어떤 도움을 받을 수 있는지 확인하십시오.

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