강재 부식과 방식

부식이란

강재 부식은 철강재가 주변 환경과 전기화학적으로 반응하여 소모되는 현상이다.

이를 억제하는 처리를 방식이라 한다.

강재 부식은 철골 부재의 단면 손실과 내구성 저하로 이어진다.

부식의 네 요소

부식은 네 요소가 함께 있어야 진행한다. 양극, 음극, 전해질, 도통로다.

양극은 금속이 이온으로 녹아 나오는 곳이고, 음극은 산소가 전자를 받는 곳이다.

전해질은 이온 이동을 매개하고, 도통로는 전자가 이동하는 경로다.

하나라도 끊으면 부식이 멈춘다. 방식은 이 중 하나를 끊는 것이다.

강재 표면에는 양극과 음극이 미세 전지를 이루어 곳곳에서 일어난다.

양극과 음극 반응

강재 부식은 전기화학 반응이다. 양극 반응과 음극 반응이 짝을 이룬다.

양극에서는 철이 전자를 잃고 Fe²⁺ 이온이 되어 녹아 나온다.

음극에서는 산소와 수분이 전자를 받아 수산화 이온을 만든다.

두 이온이 만나 수산화철이 되고, 이것이 산화되어 적갈색 녹이 된다.

녹은 금속보다 부피가 커서 피막을 밀어 올려 부식을 가속한다.

방식의 세 방향

정답은 산소와 수분이다. 음극에서는 이 둘이 전자를 받아 수산화 이온을 만든다.

부식을 막는 방식은 차단, 음극방식, 재질 개선의 세 방향으로 나뉜다.

도장은 물과 산소를 막고, 아연도금은 희생양극 작용으로 철을 지킨다.

전기방식은 강재를 음극화하고, 부식여유는 두께 손실을 설계에 미리 더한다.

음극방식의 두 가지

음극방식은 강재 전위를 음의 방향으로 밀어 강재 전체를 음극으로 만든다.

희생양극법은 아연, 알루미늄, 마그네슘을 연결해 먼저 녹게 한다.

외부전원법은 외부 직류 전원으로 보조 전극에서 강재로 전류를 흘린다.

희생양극법은 설치가 간단하지만 양극을 교체해야 한다.

외부전원법은 용량을 크게 잡을 수 있으나 전원과 유지관리 비용이 든다.

부식 종류별 원인과 방지

부식 종류는 원인과 방지 방법을 1:1로 연결해서 외운다.

갈바닉 부식은 이종 금속 접촉과 전위차가 원인이다.

극간부식은 좁은 틈에 물이 고여 산소 농도차가 생겨 일어난다.

응력부식균열은 인장응력과 부식환경이 함께 있을 때 발생한다.

방식 도장은 부식을 억제하고, 내화피복은 고온에서 강도 저하를 억제한다.

정리

강재 부식은 전기화학적 반응이며, 양극·음극·전해질·도통로가 필요하다.

방식은 차단, 음극방식, 재질 개선으로 나뉘며 병용하는 경우가 많다.

답안은 부식의 종류별 원인과 방식 방법을 1:1로 연결해 쓴다.

가장 효과적인 방식은 설계 단계에서 물고임과 이종 금속 접촉을 없애는 것이다.