방식, 방청, 부식 방지, 부식 대책

 

 

1. 개요

 

1) 방식 정의

 방식은 금속의 부식을 방지하는 것 
부식을 방지하려면 1) 사용하는 재료에 가장 적합한 조건을 준수하고, 2) 사용하는 재료의 성분이나 조직이 완전히 균등해야하며 3) 다른 물지로 피복되어도 완전하게 균일해야함 

환경 차단 원리에 의해 방식을 하는 장면

 

2) 방식의 방법 분류 

① 방식피막 형성 : 재료를 부식제(전해액)로부터 차단(환경차단)
② 전기화학적 부식, 국부 전지의 형성을 방지 
③ 인공적 방법에 의해 전기화학적으로 부식 방지 

• 배관재 선정 : 동일 재질의 배관재 연결 
• 라이닝재 사용 : 전위가 낮은 금속성 배관재에 합성 수지 라이닝을 피복 
• 배관재 온도 조절 : 온도가 50도 이상 되면 급격히 활성화되어 부식 촉진, 저온 유지
• 유속 제어 : 유속이 빠르면 금속 산화물의 보호 피막이 박리되므로 주의, 케비테이션 예방
• 용존산소의 제거 : 개방형 탱크에서 가열, 자동 공기 제거기를 사용 
• 부식방지제 투입 : 탈산소제, pH 조정제, 연화제, 슬러지 조정제 등이 있음 

 

2. 방식 방법 분류

 

1) 방식 피막 

① 유기도장을 하는 방법
② 내식성, 부식성 금속피막을 입히는 방법
③ 화성 피막을 금속 표면에 만들어주는 방법
④ 세라믹 또는 플라스틱 코팅
⑤ 기화성 방청제(rust inhibitor)를 사용

① 유기도장

유기질 도료는 금속표면에 액상으로 바른 후 고화시켜 밀착시킨 피복층

도막을 만들어서 환경차단 

도료에는 유성방청도료, 비튜멘도료, 하ㅓㅂ성수지도료, 고무도료, 안료에 의한 도료 등이 있음 

 

② 내식성 및 부식성 금속피막

전기도금, 화학도금, 용융도금, 진공도금, 용사도금, 침투도금 등이 있음
금속 (Zn, Sn, Ni, Cr, Cu, Al)막으로 피복하는 방법, 아연피복은 가장 경제적이고 유용함 

 

③ 화성피막

화성피막은 화학반응에 의해 금속 표면에 보호피막이 생긴 것. 
금속원자는 일반적으로 품고 있는 에너지가 커서, 환경 중 에너지가 작은 원소 (황, 할로겐원소 등)과 결합하려는 경향이 있음 

금속 표면의 금속원자가 환경 중 물질과 반응하여 용융하거나, 조잡한 화합물의 층을 만들면서 자신이 소모해 가는 상태를 활성(activity)라 하며, 환경 중 물질과의 에너지 차가 적어서 반응하지 않을 때를 부동태(inactive state)라 하고, 이를 화학적으로 안정하다 표현함

(부동태 : 알루미늄 표면의 알루미나, 스테인리스강의 산화크롬피막)
예시로 청소법, 바우어 바프법, 게네스법, 파커라이징버, 코스레드법 등이 있음

스테인리스 부동태처리 (Passivation treatment)

산화피막, 흑색산화피막 (black oxide coating)

인산염 피막처리 (Phosphating)

 

④ 기화성 방청제

기화성을 가진 분말상의 방청제. 나프탈렌과 같은 상온 기화 가스가 얇은 피막을 만들어주어 방청효과를 줌 

 

2) 국부 전지 형성 방지  

가장 좋은 방법은 단일 금속을 사용
스테인리스강을 보면, 스테인리스의 탄소량이 극히 작으면 오스테나이트 단일상을 얻을 수 있으나 그렇지 않으면 탄화물이 석출하여 국부전지가 생김 (시멘타이트, 탄화크롬 : Fe3C, Cr4C)

이렇게 되면 수동태에 필요한 Cr량이 크게 부족하게 되고, 탄화물 - r상 간의 국부전지를 이루기 때문에 부식이 입계에 심하게 생김. 
이를 해결하기 위해서는 오스테나이트 단일상이 생길 수 있도록 급냉해주던가, 저탄소 스테인리스 (0.03%C 이하)를 선정. 
또한, Cr보다 탄소와의 친화력이 크 Ti, Ta, Nb등을 함유한 강을 사용함

 

3) 전기화학적 방식   

시료의 전위를 base(음극방향, 활성화 정도 낮은 방향)로 이동시켜 불활태의 영역으로 이동하던지, 
noble(양극)방향으로 전위를 이동시켜 부동태가 형성되는 영역으로 옮겨놓으면(산화되어 산화피막이 형성되는 등) 부식속도는 저하함

크게 음극방식법(cathodic Protection)은 희생양극법 (Sacrificial anode method), 외부전원을 사용한 강제 통전법 (impressed current method)가 있음

좌측 2개는 희생양극법, 우측은 강제통전법

① 희생양극법

방식할 구조물보다 base인 금속(비금속, 양극, 이온화 경향 높음)을 희생 anode 로 택하여 이를 구조물 자체에 밀착시키는 방법

선박의 방식에서 사용됨. 함석판과 같이 표면에 철판보다 base인 금속인 아연을 도금시키는 방법도 도일 원리

 

② 강제통전법

지하 매설 파이프나 지하 탱크 등은 두번째 방법이나 세번째 방법을 사용함 
강제통전법에서는 직류 전압을 가해야함 

 

 

4) 부식 억제제 첨가

부식 환경에 소량을 첨가함으로써 부식 속도를 감소시키는 물질을 부식억제제(corrosion inhibitor)라 함 

• 수용액에 용해시켜 사용하는 것
• 석유계의 액체에 용해시켜 사용하는 것 
• 기화성 부식억제제
   
• 무기 부식 억제제
• 유기부식억제제
  
  
• 흡착형 부식억제제
• 부동태 피막 형성 부식 억제제
• 피막 형성형 부식 억제제 

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