KR100391049B1 - 스텐레스 굴뚝의 연도 부식 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스텐레스 굴뚝의 연도 부식 방지방법에 관한 것으로써, 종래의 스텐레스 굴뚝은 배기가스가 결로수나 빗물과 반응하여 생성되는 황산과 아황산 및 염산 등이 스텐레스 재질로된 내관의 안쪽면에 접촉되면 쉽게 침투하여 연도인 내관이 쉽게 부식되므로 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

이에 따라 본 발명은 스텐레스 굴뚝 연도용 배기관(100)을 구성함에 있어서, 내관(110)의 이물질을 제거하고 안쪽면을 80 메쉬의 샌드로 5∼10 미크론의 조도가 되게 샌딩하는 공정과; 이물질을 다시 세척하고 80℃∼120℃ 에서 10분간 건조하는 공정과; 상기 내관(110)의 표면 온도가 25℃∼35℃가 되게 예열한 다음 안쪽면에 세라믹 도장을 20±5 미크론의 두께로 형성하는 공정과; 상기 내관(110)을 가열로에서 80℃ 온도로 10분간 1차 가열하고, 150℃ 온도로 5분간 2차 가열한 다음 200℃ 온도로 30분간 또는 350℃ 온도로 10분간 3차 가열하는 소성단계를 행한 후 상온에서 70∼75시간 동안 자연 냉각시키는 공정에 의하여 세라믹 도막층(150)이 내관(110) 안쪽면에 견고하게 피막된 상태를 유지토록 한 것으로서, 내관 안쪽면이 쉽게 부식되는 것을 방지할 수 있어 수명이 상당히 연장되는 것이다.

Description

스텐레스 굴뚝의 연도 부식 방지방법{The methoding roadside rustless of smokestack in stainless steel}

본 발명은 각종 배기가스가 배출되는 스텐레스 굴뚝의 연도 부식 방지방법에 관한 것으로써, 특히 보일러나 소각로 등에서 발생되는 배기가스 배출용 굴뚝을 스텐레스 재질로 설치하였을 때 그 연도 내관의 안쪽면이 배기가스에서 생성되는 황산 및 아황산과 염산에 의해 쉽게 부식되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 스텐레스 굴뚝의 연도 부식 방지방법을 제공하기 위한 것이다.

일반적으로 각종 건물과 공장의 난방이나 온수 공급을 위한 대형 보일러, 대/소형 소각로 등과 같이 고온의 배기가스가 배출되는 굴뚝의 연도는 주로 열에 강한 내열 벽돌이나 스틸관을 사용하였다.

그러나, 상기 내열 벽돌은 시공성이 떨어져 공사기일이 오래걸리고 인력소모가 많아 공사비가 많이 소요되며, 특히 배기가스 배출때 표면 마찰저항치수 값이 많고 배기가스의 분진물 응착이 잘 되어 쉽게 막히기 때문에 수시로 청소를 해야 하는 등 유지비가 많이 소요되는 문제점이 있다. 그리고 스틸관은 부식이 쉽게 되어 내구성이 약하면서 이 역시 내면에 분진물 응착이 잘되어 쉽게 막히는 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 배기가스용 굴뚝으로 시공성이 편리하면서 내식성 및 내구성이 좋고 진동에 강하며, 내화 벽돌이나 스틸관에 비해 표면이 매끄러워 가스배출때 표면마찰 저항이 적고 배기가스의 분진물 흡착이 잘 안되는 스텐레스 재질의 굴뚝을 많이 설치하고 있는 실정이다.

하지만, 굴뚝에서 배출되는 배기가스에는 소량의 유황성분이 함유되어 있으며, 이러한 배기가스의 유황성분이 산소와 결합하면 황산화 가스(SO_2,SO₃)가 생성되고, 이 황산화 가스는 연도 내관의 안쪽면에서 흘러내리는 결로수(응축수)나 빗물(H₂O)과 반응하여 황산(H₂SO₄)과 아황산(H₂SO₃)을 만든다.

따라서, 아무리 내식성과 내구성이 좋은 스텐레스 재질의 굴뚝이라 하더라도 저온영역(250℃ 이하)에서는 연도 내관의 안쪽면이 전면부식을 일으키고, 그 이상 온도의 고온영역에서는 연도 내관의 안쪽면이 국부부식을 일으킨다. 특히, 배기가스에 포함되어 있는 염소가스(Cl, Cl₂)는 결로수나 빗물과 반응하여 염산을 만들어 스텐레스 재질의 연도 내관에 치명적인 국부부식을 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 스텐레스 재질의 굴뚝이 갖고 있는 문제점을 해소하고자 발명된 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 스텐레스 철판 재질로 굴뚝 연도를 설치하였을 때 그 스텐레스제 내관의 안쪽면이 배기가스에서 생성되는 황산과 아황산 및 염산에 의해 쉽게 부식되는 것을 방지하여 반영구적 수명으로 사용할 수 있는 스텐레스 굴뚝의 연도 부식 방지방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 스텐레스제 내관과 외관을 소정간격 이격시켜 공기단열용 공간부가 구비되는 스텐레스 굴뚝의 연도 배기관을 형성할 때 그 내관의 안쪽면에 세라믹 도막층을 20±5 미크론 두께로 견고하게 피막된 상태를 유지할 수 있는 방법을 제공함으로써 달성되는 것이다.

이러한 본 발명은 내관의 안쪽면이 견고하게 피막된 세라믹 도막층에 의해 내산성, 내열성, 내마모성이 강해지기 때문에 연도로 배출되는 배기가스가 산소와 결로수 및 빗물과 반응하여 생성된 황산, 아황산, 염산 등이 스텐레스제 내관의 안쪽면과 접촉되지 않으므로 내관의 안쪽면이 부식되는 것을 매우 이상적으로 방지할 수 있어 상기 목적을 효과적으로 달성할 수가 있다.

도 1 은 스텐레스 굴뚝을 보일러의 배기가스용으로 설치한 것을 일실시예로 나타낸 상태도

도 2 는 본 발명이 실시된 스텐레스 굴뚝의 연도인 배기관을 일례로 도시한 구조도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 배기관 110 : 내관

120 : 외관 130 : 공간부

150 : 세라믹 도막층

이하 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 기술구성 및 작용을 바람직한 실시 예를 들어 첨부한 별첨 도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 스텐레스 굴뚝을 보일러의 배기가스용으로 설치한 상태를 일 실시예로 도시한 것이고, 도 2 는 본 발명이 실시된 스텐레스 굴뚝의 연도 배관을 일례로 도시한 구조도로서, 이에 도시된 본 발명의 구성중 스텐레스 철판이나 알미늄 재질로 된 외관(120)속에 스텐레스 철판 재질로된 내관(110)을 소정간격 이격시켜 공기단열용 공간부(150)가 구비되게 스텐레스 굴뚝용 배기관(100)을 구성한 것은 일반적인 스텐레스 굴뚝과 같다고 할 수 있다.

그리고, 일반적으로 스텐레스 철판은 그 표면입자가 상당히 강하고 매끄럽기 때문에 세리믹액을 일반 도료와 같이 분무하거나 칠하는 것만으로는 세리믹층이 연도내관의 표면에 부착된 상태를 유지하지 못하고 즉시 벗겨지게 된다. 그러므로 본 발명의 특징은 굴뚝 연도용 배기관(100)을 스텐레스 철판으로 형성할 때 상기 스텐레스제 내관(110)의 안쪽면에 세라믹 도막층(150)을 20±5 미크론 두께로 피막된 상태를 견고하게 유지할 수 있도록 하여 배기가스에서 생성되는 황산과 아황산 및 염산으로 부터 스텐레스제 내관(110)이 부식되는 것을 방지할 수 있는 방법에 있다.

도면중 미설명 부호 (10)은 보일러(20)의 배기가스용으로 설치되는 스텐레스 굴뚝이고, (111)은 내관(110)과 외관(120) 사이의 공간부(150) 간격을 유지시켜 주는 인너 조인트이고, (112)는 일측 내관과 타측 내관의 플랜지 사이를 밀봉시키는 씨일재이며, (113)은 상기 씨일재(112)를 커버링하는 인너 밴드이고, (121)은 일측외관(120)과 타측 외관(120)을 연결시키는 아우터 챈널밴드 이다.

이러한 본 발명에서 내관의 안쪽면이 부식되는 것을 방지하기 위해 세라믹도막층을 형성하는 과정을 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1공정(탈지공정)

스텐레스 철판 재질로 형성된 배기관용 내관(110)에 묻어 있는 압연유(스텐레스 철판을 성형할 때 사용하는 기름)와 스텐레스 철판의 표면을 보호하기 위해 부착한 보호테이프 등의 오염된 물질을 용제(알코올) 등으로 1차 제거한다.

제2공정(샌드 블라스트 공정)

상기 제1공정을 거친 내관(110)의 안쪽면을 80 메쉬(Mesh) 크기의 샌드로 5∼10 미크론 정도의 조도가 되게 샌딩 브라스트 공정을 행한다. 이때, 조도가 너무 낮으면 부착성 결여의 문제가 발생될 수 있으며, 반대로 조도가 너무 높아 깊을 경우에는 도막의 평활도와 광택이 저하되는 문제점이 있으므로 주의한다.

제3공정(세척 및 건조 공정)

상기 제2공정을 거친 내관(110)의 안쪽면에 부착된 샌드, 분진, 이물질 등을 물이나 알코올 등으로 세척하여 깨끗히 제거한 다음 80℃ ∼ 120℃ 에서 10분간 건조하여 피도물인 내관(110) 표면의 습기를 완전히 제거한다.

제4공정(세라믹 도장 공정)

내관(110)의 표면 온도가 25℃ 이하일 경우에만 내관(110)에 열을 가하여 25℃∼35℃가 되게 예열한 다음 주위온도가 20℃∼30℃ 이고 습도 70% 이하인 상태에서 세라믹액을 에어스프레이, 로울러, 붓 등의 기구를 사용하여 20±5 미크론의 두께로 도장한다.

제5공정(소성 및 냉각 공정)

상기 제4공정에서 세라믹 도막 공정이 행하여진 내관(110)을 상/하의 온도변화가 없는 가열로에서 80℃의 온도로 10분간 1차 가열한 다음 150℃의 온도로 5분간 2차 가열하고, 그 후 200℃의 온도로 30분간 3차 가열하는 소성단계를 행하여 내관(110)의 안쪽면에 세라믹 도막층(150)이 형성되게 하며, 이때, 상기 200℃의 온도로 30분간 가열하는 대신 350℃의 온도로 10분 가열하여도 무방하다.

이러한 본 발명에서, 상기와 같이 3차에 걸쳐 온도와 시간을 달리하면서 소성단계를 행하여야면 경도가 강한 스텐레스 표면의 샌딩면에 도장된 세라믹액이 완벽하게 침투하여 흡착될 수 있으므로 양질의 세라믹 도막층(150)이 형성된다. 그렇지 않고 처음부터 고온으로 가열하면 세라믹 도막층에 크랙이 발생하면서 잘 부착되기 못하고 쉽게 떨어지는 문제점이 발생한다.

상기 소성 공정이 끝나면 상온에서 70∼75시간(약 3일간)동안 상온에서 자연냉각시키는 것으로서, 상기 공정을 완료하면 안쪽면에 양질의 세라믹 도막층(150)이 형성된 내관(110)이 완성되는 것이다.

이러한 본 발명의 공정은 상기 제1 내지 제5 공정을 내관(110) 자체만으로 행하는 것이 작업상 바람직하다고 할 수 있으나, 내관(110)과 외관(120)을 조립하여 배기관(100) 유니트로 제조한 상태에서 상기 제1 내지 제5 공정으로 내관(110)의 안쪽면에 세라믹 도막층(150)을 형성하여도 무방하다.

그리고, 상기 공정들에 의해 내관(110)의 안쪽면에 피막 형성된 세라믹 도막층(150)은 무공해 물질로서 내산성과 내구성, 열흡수성이 양호하기 때문에 배기관(100)으로 배출되는 배기가스가 산소와 결합하여 생성되는 황산화가스나 염소가스가 내관(110)의 안쪽면을 타고 흘러 내리는 결로수 및 빗물과 반응하여 황산과 아황산 및 염산으로 변화되더라도 내관(110)의 안쪽면에 피막된 상기 세라믹 도막층(150)이 상기 황산과 아황산 및 염산의 침투를 효과적으로 차단하여 주므로 스텐레스 내관(110)의 안쪽면이 부식되는 것을 매우 이상적으로 방지할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 스텐레스 재질로 된 내관의 안쪽면에 세라믹 도장한 후 열처리 공정을 거쳐 도막층을 형성한 것으로서, 이러한 내관은 배기가스가 배출되는 굴뚝 연도로 설치하였을 때 그 연도로 배출되는 배기가스가 결수수나 빗물과 반응하여 생성되는 황산과 아황산 및 염산 등이 내관의 안쪽면을 부식시키는 것을 매우 이상적으로 방지할 수 있는 등 내산성, 내열성, 내마모성이 향상되어 품질향상은 물론 스텐레스 굴뚝의 연도를 반 영구적으로 사용할 수 있으므로 유지 보수비가 저렴한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 스텐레스 굴뚝 연도용 배기관(100)의 내관(110)을 성형함에 있어서,

   스텐레스제 내관(110)에 묻어 있는 압연유와 보호테이프 등의 오염 물질을 용제로 제거하는 제1공정과;

   상기 내관(110)의 안쪽면을 80 메쉬의 샌드로 5∼10 미크론의 조도가 되게 하는 제2공정과;

   상기 내관(110)의 안쪽면에 부착된 샌드 분진 등의 이물질을 세척하여 제거한 다음 80℃ ∼ 120℃ 에서 10분간 건조하여 피도물인 내관(110)의 습기를 제거하는 제3공정과;

   상기 내관(110)의 표면 온도가 25℃ 이하일 경우에만 내관(110)에 열을 가하여 25℃∼35℃가 되게 예열한 다음 20℃∼30℃의 온도와 습도 70% 이하인 상태에서 내관(110) 안쪽면에 세라믹액을 20±5 미크론의 두께로 도장하는 제4공정과;

   안쪽면에 세라믹이 도장된 상기 내관(110)을 가열로에서 80℃ 온도로 10분간 1차 가열하고, 150℃ 온도로 5분간 2차 가열한 다음 200℃ 온도로 30분간 또는 350℃ 온도로 10분간 3차 가열하는 소성단계를 행한 후 상온에서 70∼75시간 동안 자연 냉각시켜서 내관(110) 안쪽면에 세라믹 도막층(150)을 형성하는 제5공정

   을 행하여 내관(110)이 배기가스에서 생성되는 황산과 아황산 및 염산에 의해 부식되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 스텐레스 굴뚝의 연도 부식방지 방법.