공식 (Pitting Corrosion)의 발생 이유와 예방 관리 방안

공식 (Pitting Corrosion)의 발생 이유와 예방 관리 방안

 

 

 

 

1. 서론

 

  - 공식 (Pitting Corrosion)은 금속이 자연 산화 과정을 통해 형성하는 보호 피막이 국부적으로 파괴되어 발생하는

    부식 현상이다
  - 금속은 외부 공격으로부터 자신을 방어하기 위해 얇은 부동태 피막을 형성하지만, 표면의 미세 결함이나 불균일한

    금속 조성이 존재하는 부위에서는 이 보호막이 쉽게 손상될 수 있다
  - 공식은 이러한 결함 부위에서 공격성 음이온과 온도 등의 외부 요인이 작용할 때 집중적으로 진행되어

    금속 모재의 깊은 영역으로 확산된다

 

 

 

 

2. 발생이유

 

2.1. 제한된 환경 교환
  - 좁은 틈새 내부에서는 외부와의 산소 및 용질 교환이 원활하지 않다
  - 이로 인해 용존 산소와 수소이온 같은 음극 반응 매개체가 부족해지며, 금속은 산화 반응을 통해

    금속 이온을 방출하게 된다
  - 틈새 내부는 물리적으로 외부와 차단되어 상대적으로 고정된 환경을 형성한다
  - 이 상태에서는 전위차나 화학 농도의 불균형이 쉽게 발생하여 부식 반응의 초기 조건을 마련한다

 

2.2. 전기화학적 불균형과 부식 셀 형성
  - 보호 피막은 금속을 보호하는 역할을 하지만, 미세 결함이나 금속 조성의 불균일성이 존재하는 부위에서는

    피막이 취약해진다
  - 이러한 취약 부위에서 공격성 음이온이 침투하면 피막 손상이 발생한다
  - 피막이 파괴된 부위와 그 주변에서는 자연적으로 전위차가 형성된다
  - 이 전위차는 국부 부식 셀을 만들어 해당 영역에서 금속 이온 용출이 가속화되며 부식이 깊게 진행된다

 

2.3. 음이온 농축 및 pH 변화
  - 외부에서 빠르게 확산하는 Cl⁻와 같은 공격성 음이온이 지속적으로 틈새 내부로 유입되면서 농도가 증가한다
  - 동시에 OH⁻ 이온은 확산이 느려 음이온이 축적되는 환경이 형성된다
  - 음이온의 농축은 틈새 내부의 pH를 낮추어 금속의 내식성을 유지하는 부동태 피막의 안정성을 약화시킨다
  - 결과적으로 pH 하락 환경에서는 보호 피막이 쉽게 파괴되어 집중적인 부식 반응이 촉진된다

 

2.4. 열, 화학 및 기계적 요인의 복합 작용
  - 틈새 내부는 외부 온도 변화에 민감하여 금속의 열팽창과 수축을 유발할 수 있다
  - 급격한 온도 변화는 미세 균열을 발생시키며, 이는 부식 반응을 더욱 촉진하는 요인이 된다
  - 외부의 화학물질이나 오염물질이 틈새 내부에 축적되면, 부식 방지 효과가 상쇄되어 부식 속도가 증가한다
  -구조물의 진동이나 하중, 기계적 충격 등은 틈새 내 미세 균열을 유발하여 피막의 안정성을 저하시킴과 동시에 

    전기화학적 불균형을 심화시킨다

 

 

 

 

3. 예방 및 관리 대책

3.1. 재료 및 제조 공정 개선
  - 내식성이 우수한 합금 또는 코팅 재료를 선택하여 초기 보호 피막 형성을 최적화한다
  - 재료 선택 시 미세 결함이 적은 고품질 재료를 사용하는 것이 중요하다

3.2. 운용 환경 관리
  - 공식이 촉발되는 공격성 음이온 농도와 온도를 체계적으로 제어할 수 있는 환경 관리 시스템을 도입한다
  - 예를 들어, 해양 구조물이나 플랜트에서는 염분 농도를 조절하고 온도 변동을 최소화할 수 있는 조치가 필요하다
  - 정기적인 세척 및 청소 작업을 통해 틈새 내부에 부착된 오염물질이나 화학물질을 제거하여 

    부식 반응의 촉진 요인을 줄인다

3.3. 정기 점검 및 모니터링
  - 초음파, 방사선, 적외선 카메라 등 다양한 비파괴 검사 기법을 활용하여 초기 피막 손상 및 부식 징후를 주기적으로

    점검한다 이를 통해 부식 진행 상황을 신속히 파악할 수 있다
  - 실시간 센서 기반 모니터링 시스템을 구축하여 온도, pH, 염화물 농도 등의 변화를 지속적으로 감시하고, 

    부식 유발 조건이 형성되는 시점을 조기에 인지한다

 

 

 

 

4. SUS304 스테인리스 사례

 

  - SUS304 스테인리스 스틸은 일반적으로 내식성이 우수한 재료로 평가되지만, 특정 조건 하에서는 공식에

    취약할 수 있다
  - Cl⁻ 이온 농도가 0.0001 몰 이상일 경우, 부동태 피막이 파괴되어 공식이 촉발될 위험이 있다
  - 이러한 조건에서는 재료의 내식성이 저하되어 금속 모재의 깊은 부분으로 부식이 진행되므로, 

    운용 환경에서의 음이온 농도 및 온도 관리가 필수적이다