부식/방식 기술

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Ⅱ. 방식(Corrosion Protection)

 

contents_img 방식이란

  o 방식이란 부식으로 인하여 금속이 없어지지 않도록 지키는 일을 말하며, 철에 다른 안정된 금속을 첨가하여 합금시킴으로써 안정화하여 부식을 방지하는 합금법과 금속 표면을 덮어 부식 환경에 접하지 않도록 차단시켜주는 피막법 및 철 보다 녹 발생이 쉬운, 즉 이온화경향이 큰 금속을 강관에 연결하여 철보다 먼저 소모되도록 하는 희생양극법 등의 있다.

  o 철에 안정된 금속을 첨가하여 안정화시키는 대표적인 금속으로는 스테인레스강이 있으며, 철(Fe)에 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등을 첨가한다. 또한 금속 표면을 덮어 부식 환경에 접하지 않도록 차단시키는 방법으로 페인트 등의에 의한 도장, 양철, 함석 등과 같은 금속도금, 용융 금속을 고압 공기로 금속의 표면에 분사․밀착시켜 피막을 만드는 금속 용사 및 고무 또는 플라스틱 등의 내식성 재료를 코팅시키는 방법이 있다. 또한 희생양극법은 철보다 이온화 경향이 큰 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 등을 연결하여 먼저 희생되도록 하는 방법이다.

 

contents_img 방식 방법 및 특징

 

  1) 합금방식

     o 합금방법은 예방적 방식법으로 금속 생산 단계에서부터 내식성이 우수한 Ni, Cr 등을 소량 첨가하여 부동태 피막을 형성시켜 부식을 방지하는 방법으로 합금을 통하여 금속의 성질이 완전히 달라진다. 예방적 방식법은 설계 단계에서부터 사용 유체와 환경을 고려하여 재료가 선정 되어져야 한다. 

  2) 피복방식

     o 금속에 산소 및 물이 접촉을 차단하여 전기화학적인 반응이 발생하지 않도록 하는 방법으로 강관은 아스팔트, 콜타르 에나멜, 타르 에폭시 수지도료, 액상 에폭시 수지도료, 폴리에틸렌 등의 도복장 재료가 사용 된다

  3) 음극방식

     o 금속의 양극(+)에서 부식이 발생하는 전기화학적인 부식 메카니즘을 역으로 응용한 것으로 보호하고자 하는 금속을 인위적으로 음극(-)화하여 부식을 예방하는 방법으로 희생양극법, 외부전원법, 선택배류법, 강재배류법이 있다. 

(방식 방법) 

구   분

방식법

예방적 방식법

합금 방식

(금속 성질 개선)

o 내식성 금속 첨가, 성질개량 → 완전 다른 금속화

ex) 스테인레스=철+Ni, Cr 등(산화크롬 피막 형성)

    황동=구리+아연,  - 백동=구리+니켈

치료적 방식법

피복 방식

(물과 공기 차단)

o 금속 표면 페인트 칠

o 금속 표면에 내식성 금속 씌우기

ex) 양철 = 철+주석)

음극 방식

(전기 방식)

o 보호금속을 음극으로 유지시켜 부식을 방지

- 희생양극법, 외부전원법, 선택배류법, 강재배류법

양극 방식

o 금속에 양극전위 가해 부동태막 형성

 

    ① 희생 양극법(Sacrificial Anode System)

    o 희생양극법은 이종간금속의 부식을 역으로 응용한 것으로 보호하고자 하는 금속보다 전위가 높은 금속(부식성이 더 큰 금속)을 전선으로 연결하여 보호금속을 음극(-)이 되도록 하여 전위가 높은 금속을 희생시키는 방법이다.

    o Anode 재료는 Mg, Zn, Al 등이 사용되는데 일반적으로 Mg은 매설된 관로에 사용하고, Zn과 Al은 선박 등 해수에 많이 적용한다. 동합금의 수도메타와 연결된 아연도강관의 부식 또는 선박에서 동합금의 Screw 주위 선체에 심한 부식이 발생하는데 이것을 막기 위하여 Zn을 부착시켜 이를 방지한다.

 

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 (희생양극방식 설치)

 

(희생양극법의 장단점) 

장  점

단  점

전원 공급 불필요하다.

대용량 부적합 (양극 출력전류 한계)

설계 및 설치가 용이하다.(구조 간단)

토양 비저항이 큰 경우 비경제적

유지보수 불필요(유지관리비 적다)

유효전위가 제한적이다

과방식 우려 없다.

수명 한정적(긴 수명 요하는 곳 불리)

전위차 낮아 간섭영향 적다.

산성 환경에서는 수명이 급감된다.

 

    ② 외부전원법

    o 외부전원법은 토양 또는 수중의 관로에 직류(DC) 전원의 음극(-)을 직접 연결하여 주위에 양극(+)을 두어 조호관로가 항상 음극(-)을 유지시키는 방법이다.  Anode 재료에는 고규소철, Pt-Ti, Pb-Ag 등이 있으며, Anode 설치 방법에는 Shallow Bed 방식, Deep Well 방식, Distribution 방식 등이 있다.

    o 전기방식 선정 시에는 방식에 따른 소요전류의 크기, 배관 표면이 코팅 되어 있는지 또는 누두관인지 및 코팅이 종류 설치물로부터 요구되는 전류의 양과 Anode 설치 장소 및 보호대상관의 거리 타시설물이 존재 여부 등을 고려하여야 한다.

 

 

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(외부전원법 설치도)

 

(외부전원법의 장단점) 

장  점

단  점

대용량 적합 (효과 범위 넓다)

전원 공급 필요하다.

전류/ 전압 조절 가능

설계 및 설치가 복잡하다

토양 비저항에 무관하게 사용 가능

주기적인 유지관리 필요

내소모성 양극 방식으로 수명 길다

설치비 비싸다.(초기 투자비 크다)

자동화 방식 가능

과방식의 소지가 있다.

장거리 배관에 적합

넓은 설치 공간 소요된다.

 

    ③ 직접배류법

    o 직접배류법은 피방식구조물과 전철변전소의 부극 혹은 레일 사이를 직접 도체로 접속하는 방법

    ④ 선택배류법

    o 선택배류법은 지하철 레일을 통해전류가 유입 될 경우(레일의 전압이 낮은 경우) 전류를 선택배류기를 통하여 직접레일에 귀류시키고 레일의 전압이 높을 경우 관로로 전류가, 역류하는 것을 막는 방법이며 레일의 미주전류가 강한지역에서 배류방식을 적용하는 것이 가장 적절하다.

    ⑤ 강제배류법

    o 강제배류법은 직류 전원장치에의 해전류를 레일로 강제로 배류시키는 것으로서 선택배류법과 외부전원법의 중간개념의 방식방법이다.

 

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