금속의 부식 및 전식의 방지방법(전기방식의 종류)

금속의 부식 및 전식의 방지방법(전기방식의 종류)

 

1. 부식 및 전식의 정의

1) 부식

썩어 문드러짐, 일반적으로 금속이 녹슬거나 용액에 녹는 것을 말한다. 철제품을 해수에 담그면 표면에 녹이 슬고 곧 내측의 쇠가 녹슨다. 또한 습한 공기 중 및 건조한 공기 중에서도 온도가 높아지면 쇠의 표면은 산화되어 녹슨다.

금속은 귀금속을 제외하고 공기중의 산소나 부식성가스의 작용으로 표면은 산화물이나 황화물 등의 녹으로 덮여있다. 금속물 표면에 생긴 이들 화합물이 치밀하게 모재금속과 밀착되어 있는 경우에는 그 이상 금속의 내부에 부식이 진행되지 않는다. 알루미늄이나 스테인리스 등은 이와 같은 형태로 금속광택을 유지하고 있다.

2) 전식(Electrolytic Corrosion)

· 전해부식

- 매설된 금속체가 양극으로 되어 이것으로 지중에 전류가 흘러 금속이 감손되거나 변질을 일으키는 현상. (누설전류 유출점)

· 음극부식

- 지하에 매설된 금속체에 누설전류가 유입되는 점에서 일으키는 전식

3) 방식(防蝕)

금속 표면의 부식을 막음.

 

2. 부식의 종류

1) 습식

1-1) 자연부식

· 국부전지 : 표면 불 균일

· 농담전지 : 염류농도, 용존가스량이 서로 다른 경우.

· 세균부식 : 토양의 박테리아 등 미생물의 작용.

· 이종(異種) 금속접촉 : 고 전위 금속과 저 전위금속 결합시

· 방사선이나 전자파의 영향

1-2) 전식

누설전류에 의한 부식으로 금속의 전류 유출부문에서 발생되며, 전류의 흐름을 억제하면 그 비율만큼 전식의 정도가 낮아진다.

· 교류부식

· 직류부식 : 양극부와 음극부가 형성되는 부식형태.

2) 건식

· 고온가스에 의한 것.

· 비 전해질에 의한 것

 

3. 부식방지 대책

1) 금속의 부식을 방지하는 방법

1-1) 화학(열역학)적으로 안정된 금속을 사용하거나 금속표면을 화학적으로 안정되게 한다.

· 내식성이 큰 금속을 사용한다

· 대상금속을 강제적으로 음극화한다.

· 금속의 표면을 귀금속 도금이나 유리 등에 의한 피복

· 화학적 처리 또는 도장

1-2) 부식전지의 음극반응이나 양극반응의 억제 혹은 회로저항을 증대시킨다.

· 음극반응의 억제

- 수소발생을 억제하는 것과 관련이 있으며, 금속에 첨가물을 가하는 방법, 용존산소나 수소이온을 감소시키는 방법 등

· 양극반응의 억제

- 쇠에 크롬,니켈을 첨가한 스테인리스를 사용하거나 티탄 등의 내식금속을 사용하는 방법, 외부전원에 의한 양극분극 등

· 회로저항의 증가

- 금속표면처리 및 도장, 지중의 수분제거, 주위수중의 이온제거

 

2) 방식의 대표적인 방법

2-1) 방식 피복

매설되는 금속 표면에 내구성,내수성이 우수한 폴리에틸렌 라이닝, 수지 라이닝 등의 재료로 피복하는 것으로서, 공사 중의 손상 또는 경년열화로 피복에 결함이 생기면 오히려 부식이 빨라진다.

2-2) 환경의 개선

매설 배관 주변을 고 저항율의 재료(모래 등)로 치환하여 매트로 부식을 해소하는 방식.

2-3) 전기방식

전기방식은 異種금속 접속에 의한 방법, 대지귀로 전류에 의한 방법이 있으며, 전기방식이란 전위차를 이용하여 피 방식체(매설배관 등)를 음극화하여 부식을 방지하는 방법이다. 전기방식시설은 절연변압기를 사용하고 그 전원장치(절연변압기/정류기/개폐기/누전차단장치)는 교류 1000V의 시험전압을 연속적으로 1분간 가하여 견디는 절연내력을 가진 것으로서 1차측 전압은 저압이고 2차측 사용전압은 60V이하로 제한되어있다.(기타상세 설계시공시 고려사항 기술기준 참고)

2-3-1) 이종금속 접속에 의한 방식 대책

2개의 금속체 사이에 중간정도의 부식전위를 가진 금속체를 삽입하는 방법

예1) 알루미늄 부스덕트와 동 부싱연결시 - 주석도금

예2) 데르밋 용접에 의한 두 금속의 혼합으로 인한 합금.

2-3-2) 대지 귀로전류에 의한 전기방식

2-3-2-1) 유전양극 법

· 흙 속에 양극(Mg, Zn, cl 등)을 설치하고 양극과 피 방식장치를 전선으로 이어 양극과 피 방식물 사이의 전지 작용으로 피 방식물측에 방식전류를 공급하는 방식.

· 양극의 재료

- 저 저항율의 흙 : Zn 합금, Al 합금

- 고 저항율의 흙 : Mg 합금

 

2-3-2-2) 외부전원 법

· 직류전원장치의 양극을 지중에 매설된 양극에 접속하고 음극을 피 방식물에 접속하여 방식전류를 공급하는 방식.

· 장거리 관로 방식에 적용된다.

 

2-3-2-3) 선택배류 법

· 전철 레일 전위보다 양극 지점에서 피 방식물과 접속하여 전식을 방지하는 방법으로 매설관과 레일을 직접 연결시 레일에서 매설관으로 전류가 역류하는 것을 방지하기 위해 선택배류기를 설치한다.(매설관이 귀선(歸線)보다 높은 전위일 때만 통전되고 역의 경우에는 통전을 저지하는 방법)

 

2-3-2-4) 강제 배류 법

· 선택배류 법과 외부 전원법을 합성한 것으로 선택배류가 가능한 때에는 선택배류기가 작동하고 레일의 전압이 높아 선택배류가 불가능한 경우에는 레일을 양극으로 하는 직류전원장치가 작동하여 외부전원을 공급하는 방식.

 

4. 기타

1) 전선의 접속

알루미늄 전선과 동(銅)전선(銅 피복 포함)을 접속시에는 부식을 방지하여야 한다.(알루미늄과 동과의 접촉부분에 수분 등의 전해질 용액이 들어 있을 때 알루미늄 부식, 異種 금속의 접촉에 의한 부식이 발생된다)

 

2) 방지대책

접속 기구류를 사용하고 접속부분에 compound를 도포한다.