대표적인 부식 유형과 원인

부식은 금속이 주변 환경과 전기화학적 또는 화학적으로 반응해 점차 열화되고 재료가 손실되며 구조가 약화되는 현상입니다. 부식 유형마다 메커니즘과 환경 상호작용이 다릅니다. 

부식 관련 수리 비용은 예측하기 어렵고 지속적으로 발생하며, 부식의 유해한 영향은 언제든 나타날 수 있습니다. 아래에서 일반적인 부식 유형과 발생 메커니즘을 살펴봅니다:

전기화학적 부식

갈바닉 부식

• 메커니즘서로 다른 금속이 전해질 안에서 접촉할 때 발생합니다. 더 활성인 금속(양극)은 부식되고 더 귀한 금속(음극)은 보호됩니다. 영향 요인:
  • 전위차(갈바닉 계열.
  • 전해질의 전도도.
  • 양극-음극 면적비(양극이 작을수록 부식이 빠름).
• 예 아연 도금 강철이 희생되어 모재 강철을 보호합니다.

전기화학적 부식의 영향 are severe and include:

• 금속 수명 단축: 부식된 금속은 빠르게 손상되어 사용 효율에 영향을 줍니다.
• 자산 손실:전기화학적 부식은 건설, 운송 등 산업에 큰 경제적 손실을 초래합니다.
• 안전 위험:전기화학적 부식은 사람과 환경의 안전을 위협할 수 있습니다.

틈새 부식

• 메커니즘Occurs in confined spaces (such as beneath gaskets, bolts, or washers), where trapped liquid creates an oxygen concentration difference. The oxygen-depleted area inside the crevice becomes the anode, while the oxygen-rich area outside acts as the cathode, forming 산소 농담 전지 이로 인해 틈새 내부의 금속 용해가 촉진됩니다.
• 예 염화물이 많은 환경에서는 스테인리스강과 알루미늄 합금이 쉽게 부식됩니다.

접촉점 부식(TPC)

접촉점 부식(TPC)은 목재와 금속 물체의 상호작용으로 금속 내부에 부식 지점이 생기는 현상입니다.

이 부식은 배관과 지지대가 닿는 곳 등 배관의 접촉부에서 흔히 발생합니다. 틈에 물과 부식성 물질이 고이고 배관 움직임으로 부식을 늦추는 스케일이 벗겨집니다. 배관을 들어 올려 확인하기 전에는 보이지 않는 경우가 많아 추적과 측정이 어렵습니다.

공식

• 메커니즘보호 산화막이 국부적으로 파괴되어 작고 깊은 구멍이 생기는 것이 특징입니다. 염화물이나 황화물이 산성 미세환경을 만들어 공식이 시작될 수 있습니다. 음이온(예: Cl⁻)이 구멍 안으로 이동해 산성을 유지하고 금속 용해를 가속합니다.
• 예 해수에 노출된 스테인리스강.

화학적 부식

균일 부식

• 메커니즘주로 습기나 산에 노출되어 표면 전체에서 재료가 균일하게 손실됩니다. 예측하기 쉽지만 시간이 지나며 두께가 감소합니다.
• 해결책보호 코팅과 음극방식.

황화 부식

황화 부식은 원유에서 자연적으로 일어나는 화학 반응으로 탄소강 및 정유 설비의 합금을 공격합니다. 액체와 증기 상태 모두에서 발생하며 배관, 가열관, 압력 용기 등에서 부식 고장을 일으킬 수 있습니다.

API RP 939-C 및 API RP 571에 따르면 탄소강 및 기타 합금은 400°F(204°C) 이상의 고온에서 황 화합물과 반응해 부식될 수 있습니다.

수소는 황화 부식을 가속하며 H₂S 흐름의 수소는 500°F(260°C) 초과에서 부식을 악화시킵니다. 실리콘이 없거나 낮은 배관은 황화 부식 속도가 더 빠른 것으로 나타났으며, 크롬을 첨가하면 저항성이 향상됩니다.

기계적 부식

침식 부식

• 메커니즘유동이나 연마 입자와 화학적 공격이 결합됩니다. 난류나 캐비테이션이 보호막을 제거해 국부 마모를 가속합니다.
• 예 배관과 펌프 임펠러.

프레팅 부식

• 메커니즘부식 환경에서 표면 간 반복 마찰로 부동태 피막이 파괴되어 발생합니다.
• 예 볼트 체결부 또는 베어링.

미생물 부식(MIC)

미생물 부식은 재료 내부의 생물학적 증식으로 자연 발생합니다. 박테리아는 다양한 출처에서 생기며, 여과되지 않은 자연수, 오일, 에멀션에 노출되는 재료는 특히 위험이 높습니다.

이 부식은 다음에 흔히 사용되는 탄소강 및 스테인리스강 설비를 특히 공격합니다:

• 배관
• 선박
• 저장 탱크
• 강철 케이블
• 배관

MIC 공식은 강철 설비의 강도와 경도를 크게 떨어뜨릴 수 있으므로 조기 발견과 수리는 중요한 투자입니다.

응력 부식 균열(SCC)

• 메커니즘인장 응력과 부식 환경이 결합해 균열을 전파합니다. 주요 메커니즘:
  • 수소 취성수소 원자가 응력 상태의 금속에 침투해 취성을 유발합니다.
  • 양극 용해균열 끝에 응력이 집중되어 부식이 가속됩니다.

• 취약한 시스템염화물 환경의 스테인리스강 및 알칼리 환경의 탄소강.

보온재 하부 부식(CUI)

보온재는 부식 진행을 가려 외부 징후가 나타나기 전에 심각한 손상이 생길 수 있습니다.

CUI는 설비 외부 표면에 수분이 쌓여 보온재 아래에서 발생하는 부식입니다. 주로 탄소강과 저합금강을 공격하지만 모든 보온 설비에 영향을 줄 수 있습니다.

보온재가 금속과 보온재 사이에 물을 가두므로 CUI 예방은 어렵습니다. 보온 시스템의 결함은 배관, 용기 등 금속 설비를 CUI에 노출할 수 있습니다.

입계 부식(IGC)

• 메커니즘불순물이나 합금 원소(예: 스테인리스강의 크롬) 부족으로 결정립계를 공격합니다. 입계 양극 용해가 재료를 약화시켜 결정립이 떨어져 나갑니다.
• 예 알루미늄 합금과 예민화된 스테인리스강은 IGC에 취약합니다.

균일 표면 부식

균일 표면 부식은 항공우주 부품에서 가장 흔합니다. 페인트나 보호 코팅이 마모되면 금속이 수분과 산소에 노출되어 부식될 수 있습니다. 가혹한 운용 조건은 손상을 가속해 안전성과 재료 건전성을 위협합니다.

항공기 부품에는 응력 부식, 국부 부식, 틈 부식, 필리폼 부식 및 이종 금속 부식도 발생할 수 있습니다.

필리폼 부식

• 메커니즘도장 또는 코팅 아래에서 발생하며 이온(Cl⁻, SO₄²⁻)과 수분의 이동으로 실 모양의 흔적을 만듭니다.
• 원인코팅 손상 또는 수분 침투.
• 예 해양 환경의 철골 구조물, 선체, 컨테이너.

누설 전류 부식

• 메커니즘철도나 전기 시스템 등 외부 전류가 금속을 통과하며 전기화학적 용해를 유발합니다.
• 원인:
  • 접지 불량.
  • 전류가 흐르는 토양이나 물에 금속이 접촉합니다.
• 예 전기 철도 인근 가스관 또는 육상 전원에 연결된 선체.

선택 용출/탈합금

• 메커니즘합금 원소 중 하나가 우선 용해되어 다공성 구조가 남습니다.
• 대표 유형:
  • Dezincification황동(Cu-Zn)에서 아연이 부식되어 다공성 구리가 남습니다.
  • Graphitization주철에서 철이 부식되어 흑연 형태의 탄소가 남습니다.
• 예 해수 시스템의 황동 배관.

고온 산화

• 메커니즘금속이 >500°C에서 산소와 반응해 쉽게 박리되는 산화층을 만듭니다.
• 원인:
  • 열 사이클(가열·냉각)이 산화층을 균열시킵니다.
  • 내산화 합금 원소(Cr, Al) 부족.
• 예 로, 가스터빈, 엔진 배기관.

메커니즘 및 예방

부식 메커니즘은 다음에 따라 달라집니다:

• 재료 조성.
• 환경 조건(온도, pH, 오염물질).
• 기계적 응력.

예방 전략:

• 재료 선정(예: 내식 합금).
• 코팅(예: 아연 도금).
• 환경 제어(예: 부식 억제제).
• 틈새나 물 고임 구역을 피하는 설계.

내부 부식 검출 방법

배관, 강철 케이블, 탱크, 용기 및 튜빙의 재료 부식을 검출하는 대표적인 방법은 네 가지입니다: 초음파 검사(UT)펄스 와전류(PEC), 누설 자속(MFL) 및 원격 육안 검사(RVI).