4방향 커넥터의 유체 전환 지점에서 특히 어떤 유형의 국부적 부식이 발생할 가능성이 있습니까?

I. 4방향 티: 배관 시스템의 고위험 노드

는 4방향 티 피팅 복잡한 유체 네트워크에서 흐름을 수렴하고 발산하는 핵심 구성 요소 역할을 하는 는 기계적 응력, 유체 역학 및 부식 요인의 고유한 조합에 영향을 받습니다. 독특한 기하학적 구조로 인해 전체 시스템 내에서 위험도가 높은 노드가 됩니다.

직선 파이프 섹션과 달리 4-Way Tee의 내부에는 중앙 챔버 내에서 4개의 흐름 채널이 격렬하게 교차하고 급격하게 회전합니다. 이 특정 내부 형상은 특히 유체가 날카로운 압력을 받는 분기 입구에서 발생합니다. 90° 방향이 바뀌면 유체 속도와 압력이 급격히 변합니다. 결과적으로 이 형상은 특정 유형의 국부적인 부식을 유발합니다. 이러한 국부적인 형태는 일반적인 부식보다 훨씬 높은 부식 속도를 나타내며 쉽게 벽 관통 천공 및 치명적인 파손으로 이어집니다.

II. 흐름 전환 영역에서 국부적인 부식의 주요 유형

4-Way Tee 피팅의 흐름 전환 영역에서 가장 널리 퍼져 있고 파괴적인 국부 부식 유형 두 가지는 FAC(Flow Accelerated Corrosion)와 침식 부식입니다.

2.1 흐름 가속 부식(FAC)

2.1.1 FAC의 전문 메커니즘

때로는 역사적으로 부정확하게 침식-부식이라고도 불리는 흐름 가속 부식은 이제 현대 부식 과학에서 뚜렷하게 분류됩니다. FAC는 주로 금속 표면의 보호 산화물 층(예: 자철석)이 손상되는 현상을 설명합니다. Fe3O4 강철의 경우) 화학적으로 용해되거나 유체 속도 및 난류 증가로 인해 가속된 속도로 기계적으로 제거되어 모재 금속의 부식을 가속화합니다.

FAC는 전기화학적 부식과 유체 역학의 상호작용으로 인해 발생합니다. 핵심 원칙은 다음과 같습니다.

1. 질량 전달 속도 제어: 중성 또는 약알칼리성 수용액(예: 보일러 급수, 응축수)에서 금속 부식 속도는 종종 용존 산소 또는 수화 이온의 금속 표면으로의 질량 전달 속도에 의해 제어됩니다. 4방향 티의 회전 영역 내 높은 난류로 인해 표면 확산층(Nernst 확산층)이 상당히 얇아집니다.

2. 가속화된 산화물층 용해: 특히 저산소 또는 탈산소화된 고순수에서 고속 및 난류 흐름은 보호 산화물층이 수용성 이온으로 벌크 유체로 용해되는 것을 가속화합니다.

3. 기판 노출: 보호 층이 제거되면 노출된 기본 금속은 빠르게 부식되어 새로운 산화물 층을 형성합니다. 그러나 새로 형성된 층은 가속된 흐름에 의해 빠르게 용해되거나 제거됩니다. 이는 벽이 빠르게 얇아지는 악순환을 형성합니다.

2.1.2 4방향 티가 FAC 핫스팟인 이유

는 turning zone of a 4-Way Tee is a typical FAC hotspot because of:

• 높은 전단 응력: 유체가 90° 회전하면 굽힘 내부(특히 분기 입구 가장자리)에 극도로 높은 유체 전단 응력이 생성되어 산화물 층을 직접 공격합니다.

• 국부적인 고난류: 흐름 분리 및 재순환 영역에 의해 형성된 고강도 국지적 난류는 물질 전달 속도를 크게 향상시켜 산화물 층의 용해를 가속화합니다.

2.2 침식-부식

2.2.1 침식-부식의 전문적인 메커니즘

침식-부식은 특히 매체에 고체 입자(예: 모래, 슬래그, 촉매 분말)가 포함되어 있을 때 기계적 마모와 화학적 부식의 시너지 효과를 나타냅니다. 입자는 높은 운동 에너지로 금속 표면에 충격을 줍니다.

• 기계적 침식: 고체 입자가 금속 격자에 충격을 가해 벗겨지거나 파괴되어 재료 손실이 발생합니다.

• 시너지 효과: 기계적 침식은 부식을 가속화합니다. 입자 충격은 보호 산화물 층을 제거할 뿐만 아니라 신선하고 보다 활동적인 금속 표면을 노출시켜 전기화학적 부식 속도를 급상승시킵니다. 동시에, 부식 생성물의 느슨하고 다공성 특성으로 인해 입자에 의한 세척 및 제거에 더욱 취약해지며 침식 과정이 더욱 가속화됩니다.

2.2.2 4방향 티의 침식-부식 핫스팟

4방향 티에서 침식 부식이 가장 심한 부분은 회전 후 직접적인 충돌 지점과 흐름 편향의 내부 굴곡 영역입니다. 회전 중 관성으로 인해 무거운 입자는 선형 운동량을 유지하는 경향이 있으며 더 높은 속도와 각도로 회전 분기의 반대쪽 내벽에 영향을 미칩니다.

이러한 현상은 고형분 함량이 높은 슬러리를 운반하거나 높은 유속으로 작동하는 시스템에서 특히 두드러집니다.

III. 기타 국부적인 부식 유형

FAC 및 침식 부식 외에도 4방향 티의 기하학적 특성은 특정 매체 조건에서 다른 형태의 국부적 부식을 유발할 수 있습니다.

3.1 틈새 부식

4방향 티가 나사산 연결부나 플랜지형 조인트를 사용하고 나사산 루트, 개스킷 아래 또는 용접 영역에 작고 청소하기 어려운 틈새가 형성되면 틈새 부식이 발생할 수 있습니다. 제한된 틈새 내에서는 체액 재생이 제한되어 산소 농도 구배, pH 수준 및 염화물 이온 농도의 국부적인 변화가 발생합니다. 이는 부식 셀을 형성하여 틈새 내에서 금속이 빠르게 용해됩니다.

3.2 난류로 인한 구멍 부식

난류는 종종 일반적인 부식을 억제하지만, 고농도의 염화물 이온(예: 해수)을 포함하는 매질의 높은 난류, 고속 흐름에서는 난류로 인해 금속 표면에 국부적인 침식이 발생하여 작은 활성 지점이 생성될 수 있습니다. 이러한 지점은 공식 부식 핵으로 발전하기 쉽습니다. 피트가 형성되면 자동 촉매 메커니즘이 재료 깊숙한 곳까지 부식을 유발하여 결국 천공으로 이어집니다.