수관보일러 관의 부식피로파괴

HSE의 화학 산업 부서는 수관 보일러와 관련된 비교적 최근의 세 가지 고장을 알고 있습니다. 이들 각각은 외부 수벽 튜브의 부식 피로로 인해 발생한 것으로 보입니다. 특히 화학 산업 부문을 대상으로 하는 이 경보는 사건을 설명하고 의무 보유자가 취해야 할 조치를 간략하게 설명합니다.

참고: 부식 피로는 부식 메커니즘과 기계적 또는 열적 응력으로 인해 발생하는 피로의 조합으로 인해 발생합니다.

세 개의 보일러는 모두 'D' 튜브 디자인(반대편 참조)의 가스 연소식이었고 작동 압력이 80barg인 약 30년 된 것입니다. 그 기간 동안 그들은 지속적이고 간헐적인 봉사를 모두 보았습니다.

3건의 사고 중 2건은 재료 쿠폰이 보일러 벽 튜브에서 배출되는 '창유리' 유형의 고장으로 이어졌습니다. 아래 사진에 이러한 내용이 나와 있습니다. 이러한 실패는 쿠폰 자체 또는 그에 따른 고압 증기 방출로 인해 매우 심각한 부상 위험을 초래할 수 있습니다. 세 번째 사고에서는 튜브의 세로방향 균열로 인해 보일러 내부의 증기가 방출되어 통로 문을 날려버릴 만큼 충분한 에너지를 얻었습니다.

각각의 경우 손상된 튜브는 메인 프레임워크에 가까운 보일러의 맨 끝 부분에 위치했습니다. 파손 중 2건은 냉간 성형 굴곡에서 발생했습니다(하나는 상단 굴곡에서, 다른 하나는 하단 굴곡에서). 세 번째 파손은 튜브의 직선 부분에서 발생했습니다.

비디오 내시경, 앵글 프로브 UT 및 파괴 테스트를 사용한 상세한 검사를 통해 부식 피로 균열(크기는 감소하지만)이 끝에서 약 12개 튜브까지 명백하게 나타났습니다.

사고 조사에 따르면 튜브에서 응력을 더 많이 받는 부분(예: 굽은 부분, 벅스테이 또는 지지대에 가까운 기타 부분)이 가장 취약할 수 있는 것으로 나타났습니다. 보일러 프레임의 끝 튜브에 추가적인 열 응력이 가해질 수 있습니다.

부식 공격의 전조는 열악한 사용 중 물 처리보다는 보일러 가동 중단 시 불만족스러운 물 측 제어에서 발생하는 것으로 여겨집니다(참고 자료 1). 부식은 자연적으로 형성되는 자철석 층을 관통하여 피트를 형성합니다. 결함 형태는 피로 균열이 부식 피트에서 발생하고 이후 결합되어 균열이 발생함을 시사합니다.

조사 결과, 각 보일러는 광범위한 검사 이력을 갖고 있지만(주기는 각각 연 4회, 연 3회) 이러한 검사는 주로 증기 드럼과 머드 드럼에 초점을 맞춘 것으로 나타났습니다. 튜브 자체에 대해서는 매우 제한적인 검사만 수행되었으며, 이러한 검사는 주로 단열재 하부 부식으로 인한 벽 두께 감소에 중점을 두었습니다. 일부 균열 탐지가 검사 계획에서 참조되었지만 이는 수벽 튜브에 대한 피로 또는 부식 피로를 고려하지 않았습니다.

또한 이러한 사고가 발생하기까지 몇 년 동안 발생한 다수의 튜브 파손은 부식 피로로 인해 발생했을 수 있지만 과열로 인한 파손으로 잘못 간주되었을 가능성이 높습니다.

3차 고장과 관련된 맨홀문 고정 장치의 상태가 이번 사고의 심각성에 기여했는지는 의문이지만, 정전 점검 시 이러한 고정 장치 및 기타 고정 장치의 상태와 목적에 대한 적합성을 적절하게 확립하는 것이 중요하다고 인식되었습니다.

이 글을 쓰는 시점에는 튜브 내부의 비디오스코프 검사와 외부에서의 앵글 프로브 UT 검사가 유일한 적절한 기술인 것으로 보입니다. 회전 와전류 방법(IRIS와 유사)과 같은 다른 기술을 활용할 수 있는지 알아보기 위한 연구가 진행 중입니다.

HSE 조사에서는 또한 검사관과 함께 기술 검토 및 위험 기반 무결성 평가를 수행하는 데 참여한 사람들이 기존 화학 공정 플랜트에 대한 경험과 기술이 있지만 보일러나 히터 전문가가 아닌 것으로 나타났습니다.