부식

부식(Corrosion)

개요

“부식”이라 함은 금속이 그 주위환경의 여러 가지 물질과 화학적 반응을 일으켜서 녹이 발생하여 금속제품으로서의 성능을 저하시키는 현상을 말한다.

부식의 분류

발생부위에 따른 부식의 분류

• 전면부식
  • 전면부식은 넓은 범위에 걸쳐 전면적으로 거의 똑같이 생기는 상태의 부식을 말한다.
  • 전면부식은 부식의 속도를 토대로 수명이 예측가능하고 대칙은 비교적 용이하다.
• 국부부식
  • 국부부식은 전면부식의 상대되는 용어로써 금속 표면의 일부에 집중적으로 발생되는 것을 말한다.
  • 국부부식은 부식의 발생을 예측할 수 없고 대책 또한 세우기 어렵다.
• 국부부식의 종류
  • 공식 또는 점식(Pitting Corrosion)
    • 금속의 표면이 국부적으로 깊게 침식되어 작은 구멍을 만드는 부식 형태를 말한다. 금속 표면에 취약한 부분(표면결함 등)에 의해서 발생하며, 중력방향으로 성장하여 내부로 들어가게 되는데, 내부에 상당한 부식이 진행된 가장 위험한 형태의 부식이다.
  • 입계부식(Intergranular Corrosion)
    • 금속 또는 합금의 결정입자 경계에 선택적으로 생기는 부식을 말한다. 즉, 결정 입계가 선택적으로 침식(부식)되는 현상을 말한다.
  • 응력부식균열(SCC, Stress Corrosion Cracking)
    • 인장응력에 영향을 받는 금속재료가 재료와 부식 환경이 특징적인 조합하에서 취성적으로 파괴되는 현상을 말한다. 응력부식균열은 재료, 환경 및 응력의 3가지 요인이 특정 조건을 만족할 경우에서만 발생하므로, 응력부식을 방지하기 위해서는 먼저 응력을 낮춰야 한다. 응력부식균열은 인장응력에 의하여 발생하므로 재료를 두껍게 하거나 하중을 줄이는 등 응력 제거를 통하여 방지할 수 있다. 그 다음으로 환경의 유해성분 제거, 합금의 조성변화, 부식 억제제의 첨가 등을 통하여 예방할 수 있다.
  • 틈새부식(Crevice Corrosion)
    • 나사부, 경첩부 같은 금속끼리 또는 금속과 비금속의 접촉 부위에 틈이 있을 경우, 그 틈에 수분이 유입되면서 틈새 내의 물과 틈새 외부의 성분 차이로 인하여 양극(+)과 음극(-)으로 구성되어 부식을 발생시켜 틈새의 깊은 곳이 부식되는 현상을 말한다.
  • 이중금속 접촉부식(Galvanic Corrosion)
    • 서로 다른 금속이 접촉하여 부식 속도가 빨라지는 경우로써, 예를 들어 알루미늄 재료와 구리 재료를 물속에서 연결하면 알루미늄 재료는 산화-환원에 대한 전극 전위가 낮아 그 표면이 부식되기 쉽다.
  • 침식부식(Erosion Corrosion)
    • 금속재료 표면에 흐르는 유체의 유속 증가로 인하여 금속재료 표면의 보호피막이 떨어져 금속재료의 부식 속도가 증가되는 현상이다. 또한, 파이프의 굽힘 부위에서와 같이 유체가 매우 빠른 속도나 큰 각으로 재료와 충돌하는 부위에서 발생하는 부식형태도 포함된다.
  • 마모분식(Fretting Corrosion)
    • 두 면의 사이가 상대적으로 반복되는 마찰에 의해 마모가 발생하면, 균열의 발생이 촉진되고 접촉면 사이에 산화부식마모가 진행된다.

부식방지대책

• 부식방지방법
  • 금속의 부식방지를 위하여 다음과 같은 방법을 사용한다.
  • 내식성 재료를 사용하는 방법
  • 금속이나 비금속의 피복법
  • 환경처리법
  • 전기화학적 방식법
• 부식방지를 위해 고려할 조건
  • 특정 물질에 대한 적절한 재질 선정한다.
  • 재질과 물질의 안전성 상관관계는 운전온도 및 압력 등 운전조건에 따라 차이가 날 수 있으므로 재질 선정 시 주의하여야 하며 기본적인 재질선정 기준은 다음과 같다.
    1. 스테인리스강 - 질산
    2. 니켈 및 니켈합금 - 염기성
    3. 모넬 - 플루오르화수소산
    4. 하스테로이 - 강염산
    5. 납 - 희석황산
    6. 알루미늄 - 오염되지 않는 대기조건
    7. 주석 - 증류수
    8. 티타늄 - 고온 강 산화용액
  • 금속의 순도를 유지한다.
  • 비금속 재질을 사용한다.
  • 사용환경을 개선한다.
    1. 가급적 유체의 온도를 낮춘다.
    2. 유속을 낮춘다.
    3. 액체로부터 산소를 제거한다.
    4. 이온농도를 낮춘다.
  • 부식억제 약제를 주입한다.
  • 신뢰할 수 있는 부식 데이터를 적용한 살두께로 설계한다.
  • 설계기준을 준수한다.
    1. 기계적 강도와 더불어 부식의 침투작용의 고려해서 두께를 설계한다.
    2. 균열부식을 줄이기 위하여 리벳보다는 용접시공을 한다.
    3. 이중금속 접촉부식(Galvanic Corrosion)을 고려하여 전기적 접촉을 방지한다.
    4. 응력부식균열(SCC, Stress Corrosion Cracking)을 방지하기 위하여 과다한 응력과 응력집중 방지한다.
    5. 유체가 흐르는 곳에서 가급적 굽힘부의 곡률반경을 크게 설계한다.
  • 전기방식 또는 코팅(Coating) 방식으로 설계한다.