고온부식[high temperature corrosion]

고온부식[high temperature corrosion]

 

금속․합금이 고온도에서 사용될 때 생기는 부식*을 말한다. 환경이 청정공기 또는 순산소일 때는 산소에 의한 산화반응이 생기는데, 이것을 고온산화라고 불리운다. 한쪽 연료에 들어있는 미량성분이 연소회(燃燒灰)로서 장치재료의 고온부에 용융부착하고, 이 부분에서 심한 부식을 생성하는 것이 경험되고 있다.

 

또 연소가스에는 산소 이외에도 SOx, NOx, CO/CO2, H2O, 할로겐화합물 등 다양한 성분이 포함되고, 이들 성분에 따라 금속․합금은 단순한 조성의 공기나 산소 중의 고온산화에 비해 훨씬 심한 부식을 일으킨다. 이러한 고온의 용융염이나 복합가스 분위기 속에서 생기는 금속․합금의 부식을 고온부식으로 부르고 있다.

 

고온부식에서는 연료 중에 들어있는 바나듐에 기인하는 바나듐어택, 유황성분에 의한 고온황화부식, 고온고압수 증기에 의한 수증기산화, 탄화수소가스에 의한 침탄, 질소화합물에 의한 질화, 할로겐화합물에 의한 가속산화, 알칼리용융염에 의한 용융염부식 등의 다양한 현상이 알려지고 있다.

 

바나듐어택은 중유를 연료로 하는 보일러의 고온과열기, 재열기 등에서 볼 수 있고, 연료 속에 들어있는 바나듐이 용융염이 되어 관벽에 부착하여 산화가 가속되는 현상이다.

 

바나듐이 적은 연료에서도 Na나 S가 들어있으면 Na2SO4의 용융염이 생성하고 이 용융염에 의한 고온산화부식이 생긴다. 바나듐어택을 방지하는 내식재료에는 스테인리스강이 쓰이고 Cr, Ni, Co, Si 등의 합금원소가 내(耐)고온부식 향상에 유효하다. 환경측에 대한 대책으로서 Mg화합물 등의 고융점화합물을 연료나 연소실에 첨가하여 바나듐화합물의 녹는점을 높여서 부식반응을 억제하고 있다.

 

고온황화부식은 원유처리장치에 있어서 원유 중에 들어있는 유황성분에 의해 생기는 예에서 볼 수 있고, 생성하는 황화물스케일이 다공질로서 떨어지기 쉬우므로 부식이 가속된다.

 

침탄, 질화는 가열로관에서 생겨 균열로 이어지는 경우도 있다. 할로겐가스와 금속의 반응으로 생기는 부식생성물은 녹는점 및 끓는점이 낮고 승화하기 쉬우므로 보호스케일이 형성되지 않고 가속산화가 생기므로 할로겐에 의한 고온부식은 대책이 가장 곤란한 부식이다