산업설비 부식공학

Pitting Corrosion에서 공식 핵생성부터 성장까지의 단계별 메커니즘 아주 작은 점 하나가 금속을 관통하는 부식구멍이 되는 이유 스테인리스강은 왜 잘 녹슬지 않을까? 그 이유 중 하나는 금속 표면에 형성되는 수동피막(Passive Film) 때문이다. 수동피막이 안정적으로 유지되면 금속의 양극 용해반응이 억제되어 일반적인 부식속도가 매우 낮아질 수 있다. 하지만 염화물 이온(Cl⁻)이 존재하는 환경에서는 이야기가 달라진다. 수동피막의 아주 작은 영역이 불안정해지고 국부적으로 파괴되면, 그곳에서 금속 용출이 시작될 수 있다. 처음에는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 변화일 수 있다. 그런데 일부 부식 핵은 곧바로 다시 수동화되어 사라지는 반면, 특정 조건을 만족한 핵은 준안정 공식(Metastable Pit) 으로 성장하고 이후 안정 공식(Stable Pit) 으로 전환될 수 있다. 그리고 한번 안정적인 공식이 형성되면 공식 내부의 화학환경 자체가 부식을 지속시키는 방향으로 변한다. 결국 작은 표면 결함이 깊은 부식구멍으로 발전할 수 있다. 이것이 Pitting Corrosion, 즉 공식부식 이 산업설비에서 특히 위험한 이유다. 1. 공식부식(Pitting Corrosion)이란 무엇인가? 공식부식은 금속 표면의 매우 좁은 영역에서 부식이 집중적으로 진행되면서 깊은 구멍 형태의 국부부식 이 발생하는 현상이다. 일반적인 균일부식은 넓은 면적에서 비교적 고르게 금속이 소모된다. 반면 공식부식은 전체 표면 대부분이 비교적 정상적으로 보이더라도 특정 지점에서만 부식이 집중될 수 있다. 예를 들어 스테인리스강 표면의 대부분은 여전히 수동상태를 유지하고 있는데 한 지점에서만 수동피막이 파괴되었다고 생각해보자. 그 작은 영역이 양극이 되고 주변의 넓은 수동표면이 음극으로 작용하면 부식반응이 매우 좁은 영역에 집중될 수 있다. 따라서 공식부식은 넓게 녹스는 부식보다 작아 보여도 더 깊은 손상을 만들 수 있다. 특히 배관, 압력용...