배관용탄소강관 부식

배관용탄소강관 부식이란

배관용탄소강관은 급수·급탕·냉난방 배관에 가장 널리 쓰이는 강관이다.

그래서 부식 거동을 알아야 설계 수명과 방식 대책을 정할 수 있다.

부식은 물과 산소가 함께 있을 때 철이 전기화학적으로 산화되는 현상이다.

Pourbaix 도표의 세 영역

Pourbaix 도표는 수용액에서 원소의 화학종이 안정한 전위와 pH 영역을 그린 지도다.

가로축은 pH, 세로축은 표준수소전극 기준 전위(V)다.

부식역은 용해, 부동태역은 산화피막, 불활성역은 열역학적 안정 영역이다.

경계선의 모양 규칙

Pourbaix 도표의 경계선은 반응에 따라 모양이 달라진다.

전자만 이동하면 수평, 양성자만 이동하면 수직, 둘 다 이동하면 기울어진 선이다.

기울기는 Nernst 식으로 구하며 25℃에서 -0.0592m/n이다.

부식이 일어나는 회로

강관 표면에서 철은 양극으로 용해되고 산소는 음극에서 환원된다.

양극에서는 Fe가 Fe2+ 이온과 전자 2개를 내놓는다.

전해질과 금속 경로가 함께 있어야 부식 회로가 완성된다.

부식억제제의 두 종류

부식억제제는 작용 위치에 따라 양극 억제제와 음극 억제제로 나뉜다.

양극 억제제는 얇은 방지 산화막을 만들어 금속 용해 반응을 막는다.

양이 부족하면 피막이 깨진 곳에 국부 부식이 생기므로 농도 관리가 필수다.

부식 속도 계산과 직접 풀기

두께 감소량을 기간으로 나누면 평균 부식 속도가 된다.

가상의 예로 벽두께가 4.5mm에서 2년 뒤 4.1mm가 되었다고 하자.

직접 구해 보자.

헷갈리는 점과 정리

흔한 실수는 부동태역을 부식이 전혀 없는 영역으로 쓰는 것이다.

부동태역은 산화피막이 있어 부식이 느린 영역이며, 피막이 깨지면 국부 부식이 시작된다.

불활성역은 금속이 열역학적으로 안정해 부식이 일어나지 않는 영역이다.

정리하면 Pourbaix 도표는 pH와 전위로 부식 조건을 읽는 지도다.