하수처리에서의 스테인리스강: 펌프, 필터 및 마모성 슬러리용 소재 선정

하수처리에서의 스테인리스강: 펌프, 필터 및 마모성 슬러리용 소재 선정

하수 처리장은 가장 부식적이고 마모성이 강한 산업 환경 중 하나입니다. 장비는 염화물, 황화물, 산성 화합물, 변동되는 pH 수준 및 부유 고형물로부터 지속적인 공격을 받습니다. 펌프, 필터, 슬러리 처리 시스템과 같은 핵심 구성 요소에 사용할 소재를 선택하는 것은 단순한 비용 문제를 넘어서는 것이며, 이는 운전 신뢰성, 정비 빈도 및 전체 수명 주기 비용을 결정하는 중요한 판단 기준이 됩니다.

내식성과 내구성이 본질적으로 뛰어난 스테인리스강은 이러한 응용 분야에서 널리 사용되는 소재입니다. 하지만 모든 스테인리스강이 동일한 것은 아닙니다. 잘못된 등급의 소재를 선택하면 급격하고 심각한 고장로 이어질 수 있습니다. 이 가이드는 하수 처리장 내의 혹독한 조건에 맞는 최적의 스테인리스강 등급을 선정할 수 있는 체계적인 기준을 제시합니다.

환경적 도전: 물 이상의 문제

하수의 부식성은 여러 가지 요인에서 비롯됩니다:

• 염화물에 의한 피팅 및 틈 사이 부식: 스테인리스강의 주요 적은 염화물입니다. 하수 및 공장 배출수에 널리 존재하는 염화물은 스테인리스강 표면의 보호 피막을 파괴하여 극히 국소적이고 침투적인 부식을 유발합니다.

• 미생물 부식(MIC): 특히 황산염 환원 박테리아(SRB)와 같은 박테리아는 혐기성 환경(예: 침전물 아래, 틈새 내부)에서 번식하며, 이들의 대사 부산물은 부식을 가속화하는 극히 국소적인 산성 환경을 조성합니다.

• 마모 손상: 모래, 돌가루 및 기타 입자 물질과 같은 부유 고형물은 마모성 슬러리 역할을 하며, 펌프와 배관 내 금속 표면을 침식하고 손상 속도를 높입니다.

• 화학적 부식: 특히 흡입부 및 슬러지 처리 영역에서 발생하는 황화수소(H₂S) 가스는 황산을 생성하여 극심한 부식 환경을 조성할 수 있습니다.

주요 적용 분야를 위한 재료 선정 가이드

다음 표는 적용 분야 및 환경 심각도에 기반한 재료 선정을 위한 간편 참조 가이드를 제공합니다.

주요 등급에 대한 상세 분석

1. 오스테나이트계 316/316L (UNS S31600/S31603)

• 역할: 기본적인 "좋은" 스테인리스강으로, 대기 중 노출 및 염소 이온 농도가 낮은 물 환경에서 치료 시설의 여러 부위에 걸쳐 적절한 성능을 발휘함.

• 제한 사항: 이 소재의 약점은 염화물 응력 부식 균열(CSCC) 이며, 특히 온도가 높은 환경(일반적으로 60°C/140°F 이상)에서 인장 응력이 가해질 경우 더욱 그러함. 또한 퇴적물 아래에서 피팅 현상에 취약함. 일반적으로 최소 습윤 부품에 권장되는 등급임.

2. 이중상(더플렉스) 2205 (UNS S32205/S31803)

• 역할: 그 극한 환경에서 사용하는 작업용 차량 . 주요 부품에서 316L의 업그레이드 버전으로 가장 일반적으로 사용됨.

• 장점:

  • 316L의 2배에 달하는 인장강도 로 인해 압력 등급 향상 또는 중량 감소가 가능함.

  • 염화물 피팅 및 응력부식균열(SCC)에 대한 우수한 저항성 고크롬(22%), 몰리브덴(3%), 질소 성분이 고함유되어 있기 때문임.

  • 높은 강도로 인해 마모 및 연마 저항성 우수 높은 강도 덕분에 마모 저항성 또한 뛰어남.

  • 요구 조건이 높은 적용 분야에서 종종 최고의 가격 대비 성능 비율을 제공함.

3. 초이중상 스테인리스강 2507 (UNS S32750)

• 역할: 가장 공격적인 환경을 위한 프리미엄 솔루션입니다.

• 장점:

  • 더 높은 합금 함량(25% Cr, 4% Mo, 0.3% N)이 점식 부식 및 틈 부식에 대한 뛰어난 저항성을 제공합니다. .

  • 가장 높은 기계적 강도 표준 이중상 품급 중 하나입니다.

  • 해수, 고염분 브라인 또는 강한 산화성 산에 노출된 부품에 사용됩니다.

4. 고성능 오스테나이트계(904L, 254 SMO®)

• 역할: 이중상 스틸이 적합하지 않을 수 있는 특수한 응용 분야(예: 이중상 용접이 문제가 될 수 있는 매우 복잡한 제작 부품)에 적합한 솔루션입니다.

• 장점:

  • 매우 높은 몰리브덴(4.5% 이상), 크롬 및 질소 함량이 초이중상과 유사한 점식 저항성을 제공합니다.

  • 황산에 대한 뛰어난 내식성 .

  • 이중 강도보다 종종 더 비싸며 기계적 강도가 부족합니다.

등급 선택을 넘어: 필수 고려 사항

• 가공 및 용접: 이중상 스테인리스강은 균형 잡힌 미세조직을 유지하고 유해한 상의 생성을 방지하기 위해 용접 절차(열입력, 계층간 온도)를 철저히 관리해야 합니다. 항상 자격을 갖춘 용접공과 절차를 사용하십시오.

• 디자인: 설계 시 균열(정체된 구간)을 피하십시오. 겹치기 이음 대신 완전 용입 용접을 사용하고 배수가 잘 되도록 하십시오. 균열은 염소 이온을 갇혀 부식을 유발할 수 있으며, 고급 등급이라 하더라도 예외는 아닙니다.

• 코팅 및 음극 보호: 탄소강 구조물(예: 콘크리트 철근, 탱크)의 경우 코팅과 음극 보호를 함께 사용하는 것이 표준입니다. 스테인리스 부품의 경우 재료 자체가 은 부식 방지 시스템입니다.

• 총소유비용(TCO): 2205의 초기 비용이 316L보다 비싸지만, 더 긴 수명과 다운타임 감소, 유지보수 빈도 감소로 인해 주요 적용 분야에서는 거의 항상 전체 소유 비용(TCO)이 현저히 낮습니다.

결론

하수 처리 과정에서 재질 선택은 고장 방지의 첫 번째 방어선입니다. 316L이 사용 목적에 따라 쓰일 수는 있지만, 대부분의 환경은 극심하고 마모성이 강해 중요한 젖은 부품에는 이중상 스테인리스 2205가 기본 선택지가 됩니다. 펌프, 필터 및 슬러리 배관과 같은 부품에 적용됩니다. 가장 극한의 조건에서는 Super Duplex 2507 또는 특수 오스테나이트계 스테인리스가 필수적입니다.

초기 단계에서 올바른 등급의 스테인리스강을 선택하는 것은 비용이 아니라 공장의 신뢰성, 안전성 및 장기적인 운영 경제성을 위한 투자입니다. 항상 재질 엔지니어 및 신뢰할 수 있는 공급업체와 협력하여 귀사의 특정 운전 조건에 맞는 재질 선택을 검증하십시오.