제목 : 가성소다 누출사고
속보번호: CCPS-9808
날짜 : 1998년 10월
업종 : 석유화학제품 제조업
기인물 : 가성소다(NaOH)
재해유형 : 누출
1. 사고개요
1998. 10. 3일 17:40경 여천공단의 ○○화학(주)의 전해공장에서 생산된 가성 소다(50%)를 해상 출하시설로 이송하는 배관에서 균열이 발생하여, 약 23시간동안 650ℓ정도의 누출이 발생하였음. 누출이 발견되자 사업장에서는 즉시 이송펌프를 정지시키고, 배관의 차단밸브를 차단시킨 후 누출부위를 굴착하여, 10% 산으로 중화시킨 뒤 물로 희석하여 큰 인적, 물적 피해는 없었음.
2. 사고설비의 개요
가. 사고설비의 공정
1978년에 가동을 시작한 이 공장은 정제된 소금물을 전기분해하여 염소와 가성소다를 생산하는 공장으로, 사고가 발생한 배관은 소다를 제품화하여 해상으로 출하하는데 이용되는 설비로 1979년에 지중 1.5m에 설치되었음.
나. 배관의 사양
① 배관 size : 6" sch. 40(Seamless)
② 배관 두께 : 7.11㎜
③ 배관 재질 : A-106 Gr.B
④ 배관의 보온 등
- 배관은 30㎜두께의 보온재로 보온이 되어있으며, 보온재는 5㎜두께의 PE관으로 덮혀있음.
- 일정온도(40℃)를 유지하기 위해 전기 tracing이 설치되어 있음.
3. 사고발생공정의 운전상황 및 운전조건
가. 운전상황 : 가성소다가 누출된 배관은 공장에서 해상출하를 하기 위해 출하 시설로 배관을 통해 이송하는 지하 관로중 1공장의 이송펌프로부터 약 4.8 km 떨어진 곳이며, 정상운전 상태였음.
나. 이송펌프의 운전조건
① 토출압력 : 20kg/㎠G
② 토출량 : 56.8㎥/hr
③ 가성소다 비중 : 1.52
④ 가성소다 점도 : 13.1(cp)
⑤ 가성소다 이송온도 : 40℃
※ 누출부위의 배관압력은 관내 마찰손실, 표고에 의한 손실을 감안할 때 약 6.9㎏/㎠G로 계산됨.
4. 사고원인 분석
가. 누출의 직접적인 원인 : 용접부위에 용접선 방향으로 발생한 균열(3mm)
나. 균열의 발생원인 : 알칼리 응력부식 균열 (Alkaline Stress Corrosion Cracking)
다. 알칼리 응력부식균열 (ASCC)의 발생원인 : 알칼리 응력부식 균열은 부식환경 및 인장응력의 조합에 의해 발생함.
(1) 부식환경조성 : 가성소다는 농도와 온도에 따라 【그림1】과 같이 부식 속도가 변하게 되며, 가성소다 농도가 50%인 탄소강의 부식속도는 온도가 48℃일 때 급속히 증가되는 것을 볼 수 있다. 따라서 이번 누출사고가 발생한 배관에 설치된 전기 트레이싱(tracing)이 40℃로 설정되어 있으나 설정치 이상의 온도로 상승하여 운전되었을 가능성이 있음.
(2) 인장응력 : 용접부위에 균열이 발생한 점으로 보아 용접시 발생한 잔류응력에 기인된 것으로 생각됨
5. 사고교훈 및 동종 재해예방 대책
가. 지중으로 매설되는 배관이나 기타 설비는 접근이 거의 불가능하여 주기적인 보수 및 검검이 매우 어렵기 때문에 제작 당시 철저한 품질관리와 필요조치를 취해야 함. 특히 부식환경에 노출될 수 있는 경우에는 세심한 주의가 필요함.
① 용접부위는 가급적 100% 방사선 투과검사와 누설검사를 실시하여 용접부의 기밀성 확보
② 용접부위의 잔류응력을 경감하기 위한 용접후 열처리(PWHT) 실시
③ 용접후 열처리가 어려운 경우 Shot Peening으로 잔류응력 경감조치
④ 가성소다는 농도와 온도에 따라 부식속도가 달라지기 때문에 【그림 1】 에 따라 용접부의 응력완화 열처리를 실시하거나 사용온도를 조절하여야 함.
※ 예를들어 농도가 50%이고 온도 48℃이상으로 운전될 경우에는 응력완화 열처리를 실시하여야 함.
나. 배관의 용접부위에 관찰용 피트(Pit)를 설치하여 주기적으로 점검 및 누출 여부를 확인할수 있는 방안을 마련해야 함.
6. 누출사고시 대처방법
가. 대기중의 누출 : 바람을 등지고, 물 스프레이로 사용하여 증기발생을 감소시켜야 함.
나. 토양누출
① 누출된 물질을 별도로 격리 가능한 장소 또는 모래 주머니를 쌓은 방벽내로 격리
② 모래 또는 비가연성 물질을 이용하여 누출된 물질을 흡수
③ 희석산을 투입하여 중화
④ 확산에 의한 오염을 최소화하기 위해서 플라스틱 시트나 방수천으로 덮어서 물과의 접촉을 방지
다. 수중누출: 희석산으로 중화
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