산업설비 부식공학

Cathodic Protection에서 AC Interference가 발생하는 원리와 부식 위험 CP를 하고 있는데도 왜 배관에 부식이 발생할까? Cathodic Protection(CP, 음극방식)을 적용한 매설배관은 일반적으로 외부부식으로부터 보호된다. 그런데 실제 현장에서는 CP 시스템이 정상적으로 작동하고 있고 배관 전위도 보호기준을 만족하는데 특정 구간에서 심한 국부부식이나 Pitting Corrosion이 발견되는 경우 가 있다. 그 원인 중 하나가 바로 AC Interference(교류 간섭) 다. 특히 매설배관이 고압 송전선로 변전소 전철 및 전기철도 AC 전력설비 대형 산업시설 등과 가까이 있거나 장거리로 병행하는 경우 문제가 될 수 있다. AMPP는 AC 간섭이 인접한 AC 전력선 등에서 발생하여 매설배관에 영향을 주며, 부식·Pitting Corrosion·코팅 열화·CP 전위 변화 및 CP 시스템의 효과 저하 를 일으킬 수 있다고 설명한다. 즉, “CP가 작동하고 있다 = AC 간섭으로부터 안전하다.” 라고 생각하면 안 된다. 이번 글에서는 AC Interference가 어떻게 발생하고, 왜 CP가 적용된 배관에서도 부식을 증가시킬 수 있는지 단계적으로 살펴보자. 1. AC Interference란 무엇인가? AC Interference는 말 그대로 교류 전기장이 금속구조물에 전기적으로 영향을 미치는 현상 이다. 매설배관 주변에 강한 교류 전력원이 존재하면 배관에 교류전압이 유도될 수 있다. 대표적인 발생원은 다음과 같다. ⚡ 고압 송전선로 배관이 송전선로와 장거리로 평행하게 지나가는 경우 대표적인 AC 간섭원이 된다. 🚆 전기철도 AC 전력을 사용하는 철도 시스템 주변에서도 발생할 수 있다. 🏭 산업용 전력설비 대형 변압기, 모터, 전력설비 등에서도 전기적 간섭이 발생할 수 있다. 🔌 기타 AC 전력 시스템 배관과 전기적으로 또는 전자기적으로 결합될 수 있는 다양한 AC 시스템이 원인이 될 수 있다. AMPP...

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...