부식의 종류, 영향 및 방지 대책

1. 부식

1) 부식의 종류

 

 

2) 부식 방생 기구 : 부식 발생 메카니즘

(1) 건전지 모델 : 금속 이온화 부식 모델

 

(2) 전기 화학적 모델 : 2종 금속간 부식 모델

 

(3) 물과 산소의 작용 : 전자는 금속 내부에서만 이동이 가능하며, 전해액(또는 물) 내에서는 전자의 이동이 불가능하므로

이온의 이동을 통해 전류가 흐름으로 해서 부식 메카니즘으로 작용한다.

• 상온의 담수 중에는 8~10 ppm의 용존 산소가 존재한다. 

 

(4) 산의 작용 : 산성 용액 내에서의 부식은 수소 이온이 OH- 이온과 같은 역할을 한다.

 

 

 

 

2. 배관의 부식

 - 관의 부식은 금속관, 특히 강관이 가장 극심하다.

 - 환경 또는 물이나 산소 등과 크게 관계되고, 물에 접하는 관내면 또는 지중 매설관의 경우

   토양의 전기저항이 낮아서 발생한다.

 

1) 부식의 원인

(1) 내면 부식 : 강관 내부에 염화물의 침전에 의해 염소이온농도의 불균일에 의해 특정지역에서의 빠른 부식이 진행되어

점부식이 발생한다.

(2) 외면 부식

• 보호성 피막의 국부적 손상이나 불균일한 접촉환경에 의해 발생한다.
• 수분(결로), 도장흠집, 부식성 용액, 박테리아에 의해 발생한다.

(3) 전면 부식 : 금속의 전면이 거의 균일하게 침식된다.

(4) 입계부식 : Austenite강의 입계 탄화물이 석출될 때 발생한다.

(5) 공식 : 할로겐 이온의 존재, 또는 표면에 이물질이 부착하였을 경우에 발생한다.

(6) 내부응력 부식 : 인장응력 등 내부 응력으로 인한 부식이 발생한다.

(7) 극간 부식 : 패킹의 이음 등에서 이물질의 부착으로 인한 극간의 존재로 부식이 발생한다.

(8) 금속 이온화 부식(부식피로)

• 금속이 주위환경에서 전자의 손실 또는 획득으로 인하여 금속이온변화로 산소나 수소 등의 가스가 발생하는 전기화학반응이 발생한다.
• 철은 염산과 반응하면 수소를 발생하여 하전된 이온으로 녹아 나와 철 표면에 무ㅜ히 많은 양극과 음극이 생성되고 균일한 전면 부식이 발생한다.

(9) 2종 금속간의 부식(Galvanic Corrosion)

• 전지부식 : 2개의 다른 금속이 서로 접촉하여 전해질 용액(부식용액)내에 존재할 때 이 두 금속간 전위차로 인해 용액을 통하여 전류가 발생하면서 전자는 금속간 이동하여 국부적 전기회로 형성한다.
• 두 금속 중 활성이 큰 금속이 더 부식이 빠르고 활성이 적은 금속은 단독으로 있을때 보다 부식이 느리다.
• 철은 일반적으로 전지를 잃으려는 성질이 강하여 양극이 되어 부식이 쉬우나, 아연, 마그네슘 등과 같이 철보다 양극화가 큰 금속과 접촉하면 철은 음극화가 되어 부식으로부터 보호된다.

 

2) 부식 방지

(1) 내면 방식

• 내면에 유기물 도장, 라이닝 등 실시
• 산소 공존이 부식의 근본 원인이므로 이것을 분리하기 위해 Silencer 사용

(2) 외면 방식

• 관 피복 재료 : 아스팔트나 콜타르의 도복장, 플라스틱 라이닝, 방식테이프, 전기방식법, 폴리에틸렌 피복 등
• 항만 구조물 : 몰탈과 시멘트 피복, 모넬메탈 라이닝, 중방식 도장 등

(3) 유전 방식

• 외부 전원에 의한 방식 : 금속을 음극으로 유지
• 유전 양극에 의한 방식 : 방식 목적 금속체에 수중 또는 지중에서 저전위 금속(Mg, Zn)을 전기적으로 접속

(4) 금속의 내식성 검토 : 적용하고자 하는 주위 환경에 대해 내식성이 우수한 재질을 선택한다.

 

 

 

 

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3. 지하 매설관의 부식

1) 부식의 원인

(1) 토양 중 부식 : 통기도차 전위 부식

• 지하 산소함량 저하와 탄산가스량 증가로 통기도차 전지 형성으로 전위 부식이 발생한다.
• 황산염 환원 박테리아의 존재 시 부식성이 아주 높다.
• 산성토양 및 누설전류에 의한 부식이다.

(2) 전기 화학적 부식 : 금식 이혼화 부식

• 철이 염산과 반응하여 양극화하여 부식이 발생한다.

(3) 재료 결함 또는 손상에 의한 부식

• 누설 전류에 의한 부식 촉진(법정 누설전류 10mA/km의 전류가 배관에 전달될 경우 배관 부식 속도는 2배 증가)
• 지반 침자, 시공시 피복 손상
• 지하수에 의한 금속의 이온화 부식
• 주위 지하 환경에 의한 부식 : 습식 부식, 건식 부식(200도 이상 가열), 화학 부식, 토양 중의 수분, 염분에 의한 부식

2) 배관의 부식 방지 대책

• 지하철 누설전류 최소화 : 레일 길이 확대, 레일 절연 패드 및 환류 철선 설치
• 배전기(전류를 모아 안전한 곳으로 방전) 설치
• 금속 부분의 요철이 있으면 부식이 쉬우므로 요철 부분의 최소화(방식재 도포)
• 도장 또는 도복장 강관을 사용하여 물과의 접촉을 차단
• 관 외부에 아연, 주석, 메탈리콘 등 내화학성이 강한 금속으로 피복
• 방지피복(플라스틱 라이닝), 방철도료, 도장, 도금(Al, Zn, Sn, 도금), 전기 방식
• 유전 방식

 

 

 

 

4. 해양 구조물의 부식 방지책

해양구조물은 염분이 많은 환경에서 부식이 급속도로 진행이 되므로, 대부분의 해양 구조물은 복합적으로 조합된 방식을 적용한다.

 

1) 내외면 방식

2) 유전 방식

• 외부 전원에 의한 방식 : 금속을 음극으로 유지
• 유전 양극에 의한 방식 : 방식 목적 금속체에 수중 또는 지중에서 저전위 금속(Mg, Zn)을 전기적으로 접속

3) 내식성이 우수한 금속 적용

• 해수에 강한 STS316L급 강종 등 부식에 강한 재질을 사용한다.