Corrosion Allowance를 공정안전자료에 반영할 때 확인해야 할 사항은 무엇인가?

공정안전자료(PSI, Process Safety Information)를 작성하거나 검토할 때, 도면과 데이터시트에 적힌 ‘부식여유(Corrosion Allowance)’ 값을 그대로 옮겨 적는 경우가 많다.

그러나 값만 옮겨 적으면 나중에 검사주기를 정하거나 공정 조건이 바뀌었을 때 “이 값은 왜 이렇게 정했는가”라는 질문에 답하기 어렵다. 공정안전자료에 부식여유를 반영한다는 것은 값과 함께 그 값을 정한 근거를 함께 기록하는 것이다.

1. 부식여유란 무엇인가

부식여유(Corrosion Allowance)는 압력용기·배관의 설계 두께에 더하는 여유 두께로, 사용 기간 동안 부식과 침식(erosion)으로 줄어들 두께를 미리 반영한 것이다.

최소 요구 두께와 구분해야 한다. 최소 요구 두께는 내압 등 하중을 견디는 데 필요한 두께이며, 부식여유는 여기에 더해지는 소모를 전제로 한 여유이다. 강도 계산에는 포함되지 않는다.

최고허용압력(MAWP, Maximum Allowable Working Pressure)을 산정할 때는 부식여유를 제외한 두께를 기준으로 한다. KOSHA GUIDE D-31-2012는 최고허용압력을 “재질의 두께(부식여유 제외)를 기준으로 산출”하는 것으로 정의하고 있다. (근거: KOSHA GUIDE D-31-2012, 열팽창용 안전밸브의 기술지침)

2. 왜 산정 근거까지 기록해야 하는가

공정안전자료는 설비의 설계기준과 재질 정보를 담는 자료이다. 부식여유 값만 있고 산정 근거가 없으면, 운전 조건이 바뀌었을 때 그 값이 여전히 타당한지 판단할 수 없다.

예를 들어 원료가 바뀌거나 운전 온도가 올라가면 부식 환경이 달라진다. 산정 당시의 전제(유체 조성, 온도, 예상 부식율)가 기록되어 있지 않으면, 변경관리(MOC) 단계에서 “다시 계산해야 하는지”조차 판단하기 어렵다.

또한 두께 측정과 검사주기를 정할 때 부식여유를 감안한 요구두께가 기준이 된다. KOSHA GUIDE M-109-2012는 부식여유를 감안한 요구두께와 실측 두께를 비교하여 잔존수명을 평가하는 절차를 제시하고 있다. 근거 없는 값은 검사계획의 전제를 흔든다. (근거: KOSHA GUIDE M-109-2012, 압력용기의 두께감소에 따른 위험성 평가에 관한 기술지침)

3. 확인할 사항: 실무 체크리스트

공정안전자료에 부식여유를 반영할 때 다음을 순서대로 확인한다.

첫째, 값의 일치 여부이다. 설계 도면과 장치 데이터시트에 명시된 부식여유 값이 공정안전자료에 그대로 반영되어 있는지 대조한다.

둘째, 산정 근거의 문서화이다. 실무적으로 부식여유는 예상 부식율(mm/년)에 설계 수명(년)을 곱하는 방식으로 산정한다. 이때 예상 부식율의 출처(유사 설비 실측치, 재질별 부식 데이터, 시험 결과 등)를 함께 기록한다. 이 산식은 기술 원리를 적용한 실무 방법이며, KOSHA가 정한 공식이 아니다.

셋째, 재질과 운전 조건의 정합성이다. 취급 유체의 조성·농도·온도·유속이 산정 당시의 전제와 달라졌는지 확인한다. 조건이 바뀌었다면 부식여유의 타당성을 다시 검토한다.

넷째, 부식여유가 0이거나 누락된 설비이다. 스테인리스강 같은 내식성 재질이라도 염소 이온 환경에서의 공식(孔蝕, pitting)처럼 전면 부식과 다른 형태의 손상이 있을 수 있다. “재질이 좋으니 0″이라는 판단에는 그에 맞는 근거가 필요하다.

다섯째, 변경관리와의 연계이다. 원료 변경, 운전 온도·압력 변경, 유속 증가 등은 부식율에 영향을 주므로, 변경관리 대상이 되면 부식여유의 타당성을 재검토하고 공정안전자료를 갱신한다.

4. 가상 예시로 보는 산정 과정

다음은 산정 원리를 보여주는 가상 예시이다. 실제 사업장의 값이 아니다.

어떤 배관의 예상 부식율이 0.1mm/년이고 설계 수명이 20년이라면, 부식여유는 0.1 × 20 = 2mm가 된다. 여기서 예상 부식율은 가정값이며, 실제 적용 시에는 해당 유체·재질 조건에서의 실측치나 공인된 데이터를 사용해야 한다.

조건을 하나 바꿔 보자. 같은 배관에 부식성이 강한 유체가 추가되어 예상 부식율이 0.3mm/년으로 올라갔다면, 부식여유는 6mm가 되어야 한다. 이처럼 부식여유는 한 번 정하고 끝나는 값이 아니라, 공정 조건이 바뀌면 다시 산정해야 하는 값이다.

5. 자주 하는 오해

부식여유를 일반 설계 여유(안전율)와 혼동하는 경우가 있다. 부식여유는 소모를 전제로 한 두께이므로, 운전 중 실측 두께가 요구두께에 근접하면 수명 관리 대상이 된다.

부식여유가 크다고 모든 부식에 안전한 것은 아니다. 국부 부식(공식, 틈부식, 응력부식균열)은 전면 부식율로 예측하기 어려워 별도의 검사 방법이 필요하다. KOSHA GUIDE M-116-2012는 부식 형태별 진단 방법을 제시하고 있다. (근거: KOSHA GUIDE M-116-2012, 기기 및 배관의 부식관리 기술지침)

공정안전자료에 한 번 기재하면 끝이라고 보는 경우도 있다. 운전 중 두께 측정 결과가 산정 전제와 다르면 부식여유의 타당성을 다시 검토하고 자료를 갱신해야 한다.

근거 자료

– 산업안전보건법 제44조(공정안전보고서의 작성·제출)
– KOSHA GUIDE M-109-2012, 압력용기의 두께감소에 따른 위험성 평가에 관한 기술지침
– KOSHA GUIDE M-116-2012, 기기 및 배관의 부식관리 기술지침
– KOSHA GUIDE D-31-2012, 열팽창용 안전밸브의 기술지침
– 위 KOSHA 자료는 문서명과 문서번호를 검색으로 확인하였으며, 산정 예시와 체크리스트는 기술 원리에 따른 실무 설명이다.