배관 부식의 원인
배관의 부식은 여러 가지 원인과 종류가 있습니다. 먼저, 배관의 용도에 따라 부식 원인이 다를 수 있습니다. 액체를 운반하는 경우(습식 환경)와 기체를 운반하는 경우(건식 환경)에 따라 부식 메커니즘이 다르게 작용합니다.
- 습식 환경에서의 부식 원인:
- 물에 의한 부식 (침식): 물에 의해 금속 표면에 산소가 용해되어 부식이 진행됩니다. 특히 산소와 물이 존재하는 환경에서는 부식이 더 빠르게 일어날 수 있습니다.
- 전기화학적 부식 (포식): 전해질이나 전기적 차이로 인해 부식이 발생할 수 있습니다. 예를 들어 다른 금속과의 전기적인 연결이 배관에 부식을 초래할 수 있습니다.
- 건식 환경에서의 부식 원인:
- 화학적 부식: 기체 상태의 환경에서는 특정 화합물이나 환경 조건에 따라 부식이 발생할 수 있습니다. 이 경우에는 주로 산화가 주요 부식 메커니즘입니다.
부식 현상이 일어나는 원인을 이해하는 것이 중요하지만, 이를 막기 위한 해결책도 중요합니다. 부식을 줄이기 위한 주요 전략은 다음과 같습니다:
- 코팅 및 도장: 금속 표면에 절연성 코팅을 씌워 부식을 막을 수 있습니다.
- 물리적 방법: 배관 내부에 산소와 물 접근을 제한하는 방법으로, 실내 환경을 관리하는 것이 포함될 수 있습니다.
- 금속 선택: 부식 저항성이 높은 금속을 선택하여 배관을 제작할 수 있습니다.
- 전기적 방법: 부식을 감소시키기 위해 전기적 보호 시스템을 도입할 수 있습니다.
이와 같은 방법들을 조합하여 특정 환경에서의 부식을 최소화하고, 배관의 수명을 연장할 수 있습니다.
부식의 다양한 종류
습식 부식은 금속 표면에 습기가 닿아 발생하는 부식 현상이며, 대표적으로 철이 물에 닿아 녹이 생기는 경우를 말합니다. 반면, 건식 부식은 습기가 없는 환경에서 고온(2000도 이상)에 의해 발생하는 부식입니다.
부식은 국부부식과 전면부식으로 나눌 수 있습니다. 국부부식은 금속의 특정 부위에서만 부식이 일어나는 현상으로, 재료의 조직, 온도, 농도, 유체 성분, 유속, 용존산소 등의 다양한 요인에 의해 발생합니다. 반면 전면부식은 금속 표면 전체에 균일하게 발생하는 부식입니다.
이종금속접촉 부식은 서로 다른 금속이 접촉할 때 발생하는 전기화학적 반응으로, 한 금속이 다른 금속보다 부식되기 쉬운 환경을 만듭니다. 전식은 외부 전력에서 누설된 전류가 금속 표면에서 화학 반응을 일으켜 부식을 유발하는 현상입니다.
틈새부식은 금속 간 접합 부위의 작은 틈에서 전해질이 존재할 때 발생하며, 이 틈에서는 부식이 더 빠르게 진행됩니다. 입계부식은 금속의 결정 입자 경계에서 부식이 발생하는 현상으로, 이 경계는 부식에 취약합니다. 선택부식은 합금에서 특정 구성 요소만 부식되어 남은 부분이 다공성으로 변하는 현상입니다.
▶이러한 부식 현상들의 원인은 배관이나 금속 구조물에서 발생할 수 있으기 때문에, 적절한 코팅, 절연, 전기적 보호장치 등의 방법을 통해 예방할 수 있습니다.
파이프, 배관 부식에 영향을 주는 것들
▶ 내적 원인으로는 금속 조직과 가공 과정, 열처리가 있습니다. 금속의 결정 구조에 따라 부식 저항성이 달라질 수 있으며, 냉간 가공 시 결정 구조가 변형되어 부식이 촉진될 수 있습니다. 반대로, 열처리 과정은 부식 저항성을 높이고 잔류 응력을 제거하여 금속의 내식성을 개선할 수 있습니다.
▶ 외적 요인으로는 PH 값, 용해 성분, 온도 등이 있습니다. PH 값이 4 이하로 낮아지면 금속의 피막이 용해되어 부식이 발생할 수 있으며, 환경에 포함된 염기성 또는 산성 물질이 부식을 촉진합니다. 온도가 약 80℃ 이상이 되면 부식 속도가 증가할 수 있습니다.
기타 부식 원인으로는 아연과 철의 부식, 동이온에 의한 부식, 이종금속 접촉, 용존산소, 탈아연 현상, 응력에 의한 부식, 온도 차, 유속의 영향 등이 있습니다. 아연은 일정 온도에서 급격히 용해되어 철을 부식시키며, 동이온은 이온화로 인해 부식을 일으킬 수 있습니다. 이종금속 접촉 시 국부 전지가 형성되어 부식이 발생할 수 있고, 물에 녹아 있는 산소 역시 금속 표면에서 부식을 촉진합니다. 밸브의 접촉 부분에서는 탈아연 현상이 발생할 수 있으며, 내부 응력은 금속에 크랙을 유발해 부식을 가속화시킵니다. 또한, 국부적 온도 차와 유체의 유속이 높을 때 부식 속도가 빨라질 수 있습니다.
