고온에서 사용하는 장비(재질 SUS304)에 탭이 있고 그 곳에 SUS 304재질의 볼트가 결합되어 있습니다.
처음에는 결합/해체가 쉬우나 시간이 지남에 따라 galling이 발생하여 서로 고착되어 해체가 쉽지 않아 어려움이 있습니다.
Anti-Galling Material으로 몰리코트 윤활방지제를 사용하여 고착예방을 하는 것으로 아는데
혹시 현업에서 다른 방법이 있는지 조언부탁드립니다..(볼트를 다른 재질을 사용한다는 지...볼트에 코팅을 한다는 지..등등)
감사합니다.
좋은 의견을 주셔서 정말 감사드립니다. 박사님.
위의 좋은 답글에 저의 경험을 조금 추가해 봅니다.
Galling에는 여러 가지 원인이 있습니다. 따라서 설계 (강도계산 포함), 체결 방법 (Torque포함) 과 절차에 이상이 없는지 우선 확인이 필요하고, 없다면 재료 선정에서 문제가 있을 가능성이 아주 높습니다. 일반적으로 압력부 Bolting재료는 여러차례 체결/해체 과정에서 Stress Relaxation에 의해 Galling과 강도 하강을 초래하게 됩니다. 따라서 Bolting재료는 피체결체 (e.g., Flange) 보다 강도 (minimum 25-50 ksi higher)와 경도 (minimum 30-50 BHN higher) 가 높은 소재가 선정되어야 합니다.
예를들어, 304 SS bolting소재로 ASTM A193-B8, Cl.1 (MSTS 75 ksi)를 적용하였다면 운전 초기에 galling을 경험하게 됩니다 (이 가능성이 아주 높아 보임). 따라서 이 경우 반드시 ASTM A193-B8, Cl.2 (MSTS 100-125 ksi)를 사용해야 합니다. 이때 내식성과 상관이 없는 Bolts라면 ASTM A193-B7 (MSTS 100-125 ksi) 를 사용하는 것이 적극 추천됩니다.
만약, 내식성이 요구가 되고 ASTM A193-B8, Cl.2 (MSTS 100-125 ksi)를 사용하였음에도 불구하고 Galling이 발생하였다면 high Mn & Si SS (e.g., Nitronic 60, Gall-Tough up to 538 deg.C, etc.) 로의 재질 변경이나 아래의 Anti-Friction Coatings (반드시 온도 한계 확인 요) 의 사용이 추천됩니다.
PTFE 계: e.g., Xylan 1014 up to 260 deg.C, Xylan 1424 up to 175 deg.C
Molybdenum Disulphide 계: e.g., Molycote (up to 200 ~ 450 deg.C per model number)
더 자세한 자료가 필요하시면 아래를 참조하시기 바랍니다.
References
https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/Molykote/public/documents/en/DIGITAL_EN_MOLYKOTE_AFC_Selection_Guide_03-1096-01-AGP0523_17103.pdf
https://www.springer.com/gp/book/9783030364298 (Para. 2.6.2.6)
자세한 답변 감사드립니다.
열교환기 In/Out Nozzle에 보면 3/4인치 Tap을 내서 Plug Bolt를 사용하는 설계가 종종 있습니다.
향후 운전 과정에서 PG, TG를 설치하거나, 정비를 하고 난 이후에 수압시험시에 PG를 설치하는 용도로 주로 사용됩니다.
ASS 재질로 설계된 기기의 경우에 지금 언급한 것과 같은 Galling(고착) 문제가 생깁니다.
그걸 해결하기 위한 대안으로는 해당 Plug를 Flange with Blind로 변경하거나, 이종 재질에 대한 고민없이 그냥 CS 재질로 변경하는 것입니다.
물로 Flange로 변경할 경우에도 Bolt는 ASS가 아니라 B7을 사용합니다. (물론 너무 고온이 되면, B7의 한계 온도를 넘어서겠지만...)
MOLYKOTE와 같은 Anti-Galling Material을 사용해 보셨겠지만, 나름의 한계가 있습니다.
Galling 자체가 근본적으로 고온에서 발생하는 Diffusion Bonding의 성격을 가지고 있기에 이를 완벽하게 해결하는 것은 솔직히 어렵습니다.
이종 재질 접촉에 따른 Galvanic을 언급할 수도 있겠으나, 그로 인한 피해 보다는 Galling을 방지하는 효과가 더 유효하다고 판단합니다.
공장에 가보면 꽤 많은 Austenitic Stainless Steel 배관의 Flange Joint에 B7 Bolt를 사용한 것을 보실 수 있습니다. 특히 중간에 Valve라도 연결이 되는 곳이라면, 동종의 ASS 재질을 사용하는 것은 매우 예외적인 선택이 될 정도가 됩니다.